光电子学论文范文
光电子学论文范文第1篇
关键词： 光电效应 爱因斯坦量子理论 微粒说 波动说
灿烂的阳光照亮了地球，给地球带来了生命和活力，人们之所以能看到五彩缤纷、瞬息万变的世界，是因为眼睛接收到物体的发射，反射或散射得光。那么光到底是什么呢？即光的本性是什么？这一直是学者们注意和探讨的中心。到了17世纪，由于光学得到了一定的发展，因而关于光的本性问题引起人们越来越大的兴趣。
一、世纪中叶至19世纪：光的微粒说和波动说
鉴于17世纪的水平，人们只能把光与两种传递能量的机械运动相类比，分别提出了关于光本性的两种学说：微粒说和波动说。光的微粒说认为光是由光源发射的一束微粒流。由此很容易解释直线传播定律和反射定律以及光在折射率较大的媒质中传播速度较快的结论。然而微粒说对干涉、衍射、偏振等现象的解释相当勉强。而光的波动说认为，光是一种特殊媒质――“以太”的波动。通过与机械类比，波动说很容易定性地说明干涉和衍射现象，但不能定量地说明干涉和衍射现象，甚至不能圆满地解释直线传播规律。因此，多数科学家在17和18世纪倾向于微粒说。
19世纪初，英国的杨氏（T.Yong）完成了著名的“杨氏干涉实验”，提出“干涉原理”。1815年，法国的菲涅耳（A.JFresnel）使用数学工具对光做了定量论证，提出了“惠更斯―菲涅耳原理”。该原理用波动理论完满地解释了光的直线传播定律，定量地给出了圆孔的衍射图形的强度分布。随后阿喇戈（D.Arago）用实验证明了菲涅耳理论，给予强力支持。1817年，杨氏明确指出，光波是一种横波，1850年，法国的博科（J.B.L.Foucault）公布了他在实验室中测定的光速数据，肯定了光在水（折射率较大）中的传播速度小于在空气（折射率较小）中的速度。自此，波动说的优势明显体现。
二、光电效应
1.光电效应的发现
在19世纪末，光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，取得了巨大的成功。但是，就在这时候，又发现了用波动说无法解释的新现象――光电效应。
光电效应是指在光的照射下物体发射电子的现象。它是赫兹在1887年最早发现的。赫兹在做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时，无意中注意到如果接受电磁波的电极之一受到紫外线照射，火花放电就变得容易发生。1888年，霍尔瓦斯（1859―1922）证实了这是由于在放电间隙内出现了荷电体的缘故。电子发现后，1902年，德国物理学家勒纳德（1862―1947）证明了这一荷电体即为电子。
随着研究的深入，勒纳德用各种频率的光照射钠汞合金时，发现了金属在某些频率的光照射下会发射出电子来，就好像这些电子被光从金属表面打出来一样。他对这一现象进行了系统的实验研究，并总结出了如下两条经验规律。
（1）当光的频率高与某一定值时，才能从某一金属表面打出电子来，被打出的电子的能量（或速度）只与光的频率有关，而与光的强度无关，电子的能量随光的频率的增高而增大。
（2）被打出的电子的数目与光的强度有关而与光的频率无关。
勒纳德首先将这一现象称之为光电效应。这两条实验规律用经典物理学的理论是无论如何解释不了的。按照波动理论，光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波的振幅决定的，跟频率无关。因此，不论光的频率如何，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都应该有足够的能量产生光电效应，极限频率的存在变得无法理解。
2.光电效应实验及规律
1887年赫兹在进行著名的验证电磁波存在的实验时发现，如果接收线路中两个小铅球之一受到紫外线照射时，两小球间很容易有火花跳过。此后，其他科学家进一步研究表明，这种现象是由于光照射在小锌球上，锌球内的电子吸收了光的能量而逸出球表面，成为空中自由移动电荷所造成的。这种由于光照射是电子逸出金属表面的现象称为光电效应，所逸出的电子称为光电子。
上图是研究光电效应的实验原理图及伏安特性曲线图。在高真空玻璃管内装有阴极K，在两极之间加上电压，阴极K不受光照时，管中没有电流通过，说明K、A之间绝缘。当有适当频率的光通过窗口照射到阴极K上时，使得有光电子逸出，在电场力作用下光电子飞向阳极A形成电流，这种电流称为光电流。电路中有电压表和电流计分别测定两极间的电压和产生的光电流大小。实验结果表明，光电效应有以下规律。
（1）存在饱和电流。图8.2.1-2是用不同强度，而频率相同的光照射阴极k时，得到的光电流I随电压V变化的实验曲线（称伏安特性曲线）。由图中可以看出，光电流随电压的增大而增大。然而，当加速电压超过某一量值时，光电流达到饱和。这说明单位时间从阴极逸出的光电子数目n是一定的，当光电流达到饱和值Im时，显然有Im=ne。如果增大光的强度，实验表明，在相同的加速电压下，饱和电流也增加，并且与光强成正比。这说明n与光强成正比。
（2）存在反向截止电压。由上图可知，只有当V=-V时，光电流才降为零，这个反向电压称为反向截止电压。这说明光电子逸出金属后仍具有一定的初动能，光电子甚至能克服反向电压飞到阳极，除非反向电压达到一定的程度。当入射光强改变时，截至电压不变，这意味着光电子的最大初动能与入射光强无关。
（3）存在截止频率（红限）。如果用不同频率的光照射阴极K，发现截止电压V，随入射光的频率的增大而增高，两者呈线性关系，如图，即V=K（V-V）。对于不同的金属材料，具有不同的K和不同的V值。实验还发现，当入射光频率低于某一临界值时，不论光强多大，也不论照射多久，都不会发生光电效应。此临界频率称为光电效应的截止频率。
（4）弛豫时间极短，从光照射到阴极K上，到发射出光子所需要的时间称为光电效应的弛豫时间，实验表明，只要频率大于截止频率，无论光照如何微弱，几乎在照射到阴极K的同时就会产生光电子，弛豫时间不超过10s。通过实验看到，光的经典理论在此时遇到了重重困难。
3.爱因斯坦的光量子理论及其对光电效应现象的解释
1905年爱因斯坦发表了论文“关于光的产生和转化的一个启发式的一个启发性观点”，成功地解释了光电效应并确定了它的规律。他以勒纳利总结出的光电效应的性质作为光的微粒说的依据，并且和德国物理学家普朗克的量子假设结合起来，提出了量子假说：他认为光（电磁辐射）是由光量子组成，每个光量子的能量E与辐射频率υ的关系是E=hυ。1916年爱因斯坦的光量子假说被实验所证实。1923年康普顿（Compton）散射实验再次提供有力的验证。至此，爱因斯坦的光量子假说克服了经典理论遇到的困难，成功圆满地解释了光电效应中观察到的实验现象。
三、光的本性
按照爱因斯坦的量子理论，频率为υ的光子具有的能量E和动量P：
E=hυ
P=hυ/c=h/λ
在以上两式中，等号左边表示微粒的性质，即光子的能量和动量；等号的右边则表示波动的性质，即电磁波的频率和波长。这两种性质通过普朗克常数h定量的联系起来。爱因斯坦公式表明，光子同时具有波动和微粒两重性。所谓“波动性”是指光场满足叠加原理，能产生诸如干涉、衍射这类体现波动性的现象；而所谓“微粒性”则指光子作为整体行为所呈现的不可分割性。光子只能单个整体被吸收或发射，不存在“半个”或“几分之一”个光子。交换光子的能量或动量只能用爱因斯坦公式给出的单元进行。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
波粒二象性并非光子单独具有的性质。1923年德布洛意（L.deBroglie）受到普朗克和爱因斯坦关于光的微粒性理论取得成功的启发，提出了微观粒子也具有波粒二象性的假设。他提出，伴随着所有实物粒子，如电子、质子、中子等，都有一种物质波，其波长与粒子的动量成反比：λ=h/p，式中h为谱朗克常数，这种波现称为德布洛意波，由上式所决定的波长叫做德布洛意波长。在一定的场合下，微观粒子的这种波动性就会明显地表现出来。例如让电子束穿过细晶体粉末获薄金属片后正像X射线一样也产生衍射现象。电子显微镜就是利用电子衍射的原理制成的。
在人们所习惯的经典图像中，波是连续的非局域的且扩展于空间；而粒子是离散的，集中于一点，如何把这两种截然相反的属性赋予同一实体？初看起来，很难想象。下面我们用单电子干涉实验来回答这个问题。电子杨氏双缝干涉是最典型的实物粒子干涉实验。这个实验表明，当少量电子通过仪器落在屏上时，其分布看起来是离散的、毫无规律的，并不形成暗淡的干涉条纹，这显示了电子的“粒子性”。但大量电子通过仪器时，则在屏上形成清晰的干涉条纹，这又显示了电子的“波动性”。
那么有人可能会问，双缝干涉条纹的产生（即粒子的波动性）是否由于大量粒子之间相互作用的结果呢？1949年毕伯曼等人成功地做了单电子衍射实验，结果表明，衍射图样的产生绝非大量电子相互作用的结果。
单电子干涉，衍射实验表明，波动性是每个电子本身固有的属性，电子的干涉（密度的重新分布）是自身的干涉，而不是不同电子间的干涉，或者说波动性和粒子性一样，是每个电子的属性，而不是大量电子在一起时才有的属性。若采用单个光子来代替实验中的电子。结果也完全相同。
四、光的波粒二象性
光的波动性和粒子性既对立又统一，波粒二象性是粒子性和波动性的统一应从两方面去理解。
1.光子的能量公式：E=hυ，式中的E是光子能量，是不连续的，一份一份的，量子化的。这是光的粒子性的特性，式中的υ是光波频率，它表现的是波动性的特性。
2.波粒二象性中的粒子并不是宏观的粒子，波也不是宏观的波，而是指微观的光子物质波，微观世界有其自身的规律，不能简单套用宏观世界的结论。个别光子表现粒子性，而大量光子表现波动性；低频光子表现波动性，而高频光子表现粒子性。
光的本性一系列的假设，从微粒说到光子说，从波动说到电磁说，到最后统一为波粒二象性，经历了几百年漫长而曲折的认识过程，以牛顿为代表的微粒说既有古希腊人的光粒子学说的痕迹，但又有所不同；麦克斯韦的电磁说使惠更斯的波动说摆脱了机械波的束缚，是人类对光的本性认识的一大飞跃，同样爱因斯坦的光子说又与牛顿的机械微粒有着本质的区别，因为光子说已不是经典的机械微粒，光子说的提出又是一大飞跃。
参考文献：
［1］吴强.光学.科学出版社，2006.
［2］赵达尊，张怀玉.波动光学.宇航出版社.
［3］中学物理教学参考，2005，（4），34，4.
［4］物理教师，2005，4，26.
［5］曾心愉等.光的波粒二象性，［J］.大学物理，1993，12，（9）.
［6］赵凯华，钟锡华.光学.北京大学出版社，2000.
光电子学论文范文第2篇
关键词：波粒二象性 理解 认识 量子力学
在近代物理学中，波粒二象性是一个具有极高知名度的词汇。但许多人对其的了解仅限于表面，对其本质概念、意义、诞生、发展的了解程度都不高，本文将于此对这些进行一定程度的介绍说明。
一、波粒二象性的概念
波粒二象性是一种量子力学概念，用于描述一种特殊的物质特征，即物质同时具有波动性和粒子性。最初，这种概念只被用来诠释光的特性，但随着相关研究的不断发展，人们认为所有的微观粒子都具备波粒二象性，该概念的应用和研究领域都得到了极大的拓展。
根据量子力学理论，微观粒子均具有波粒二象性，但在通常情况下往往体现为单一性质。因为当微观粒子体现出波动性时，粒子性会变得不显著，相对的，当微观粒子体现出粒子性时，波动性会变得不显著，两种性质何者体现出来取决于不同的条件。因此，从本质上来看，波粒二象性这种概念也可以看作是在描述微观粒子的这种特殊行为。
如前文所述，波粒二象性最初是爱因斯坦为诠释光的性质问题所提出的，属于光量子学说的一部分。根据该理论，光的构成基础是光子，这是一种光能量子，拥有动能与动量，因此光虽然在宏观上会体现出明显的波动性，但在微观上则是粒子性更为显著，即光具有波粒二象性。这种说法完美地解释了光电效应，因为光电效应中的电子是被光子撞击出去的，而光子带有能量，能量值为光频率与普朗克常数之积（光电效应方程），光子想要击出电子，携带的能量必须达到一定值。根据量子化效应，电子在接受光子能量时只能整份接受，所以光子能否把电子击出取决于每个光子的单份能量，而不是总能量。虽然光强越高，光子数量也就越多，但光强对单份光子的能量并无影响。因此，最终决定光子能否击飞电子的是决定单份光子能量的光子频率，而光子频率同时决定了光的颜色。因为蓝光比红光的频率要高，所以蓝光的单份光子能量更高，这能量会在与电子撞击时整份转移给电子，将电子击飞，由此就引发了光电效应。红光的频率比蓝光低，单份光子能量也低，虽然光强高、光子数量多，但光子均不足以击飞电子，所以无法产生光电效应。
二、波粒二象性的研究发展
1.波粒二象性提出前的相关研究
光是自然界中非常特殊的一种物质，在传统物理的研究中，人们尝试通过光所引发的现象来解析光的本质，但却遭遇了很大的困难与分歧。光既能引发一些只有波才能引发的现象比如折射、反射、散射等，也能引发部分只有粒子才能引发的现象，比如偏振现象、光电效应等。直到爱因斯坦在1905年提出光具有波粒二象性之前，两派物理学家已经为此争论了数百年。在这两派观点中，波动说的理论体系比较完善，能解释绝大多数宏观现象，而且随着横波理论与合成波理论的提出，原本波动性无法解释的偏振现象也得到了解释，因此波动说在历史上相当长的一段时期里都是解释光的性质的主流学说。但该派理论始终无法找到光波载体这种波的最基本要素，所以一直不够完善，光电效应发现后，波动说的根基更是直接被动摇。粒子说的理论体系则相对缺乏完善性，对光的多种宏观波动性现象都缺乏有力的解释，但在波动性理论无法解释的多种现象上，粒子说都可以做出相当完美的诠释。在这种互有优劣的情况下，两派理论被长期争论可以说是理所当然的。
2.波粒二象性的提出
1887年，光电效应被德国物理学家赫兹发现，这种特殊的光效应令波动说与粒子说都陷入了一种尴尬的境地。首先，虽然光的波动说在当时已经成为主流，但波动说完全无法解释光电效应现象。另一方面，一直以来都能解释波动说无法解释的光学现象的粒子说也只能对光电效应做出部分解释，虽然根据粒子说理论，可以认为光电效应中的电子是被光的粒子撞击出去的，但为什么蓝光可以引发光电效应而红光不能，这点连粒子说也无法解释。可以说，光电效应令两派学说同时面临瓶颈。
在这种情况下，普朗克的能量子理论给了爱因斯坦极大的启发，他以此为基础提出了光量子的概念，认为光能量并非连续分布，而是分作无数份彼此集中的，这样一来光就会同时具备波动性和粒子性，即光具有波粒二象性。该理论几乎完美地解释了包括光电效应在内的所有宏观与微观光学现象，引起了物理学界的极大震动，爱因斯坦也凭该理论获得了1921年的诺贝尔奖。
需要注意的是，爱因斯坦虽然提出了光的波粒二象性，但在该理论中，无论是波动性还是粒子性都与经典物理学中的概念有一定的差异。换言之，光作为波的性质不属于经典波，作为粒子的性质也不属于经典粒子。因此，爱因斯坦所提出的波粒二象性更近似于一种概念上的统一，这也是其在量子力学中的应用基础。
3.波粒二象性的研究拓展
光的波粒二象性提出后，作为其基础之一的光电效应方程在1916年得到了实证，此后该概念开始在物理学界得到了广泛的认可，针对其进行的深化和拓展研究也越来越多。在诸多研究成果中，以德布罗意的研究成果最为显赫，他针对波粒二象性理论进行逆向思考，对传统的实物微观粒子进行了重诠释，提出实物微观粒子与光一样具有波粒二象性，这将波粒二象性从光学的理论概念拓展到整个量子力学领域的理论概念，极大地促进了量子力学的发展。
结语：
总体来说，波粒二象性理论为物理学界的发展做出了极大贡献，不仅解释了光的本质，而且奠定了量子力学的基础。但近年来，随着相对论量子力学的进一步发展，该理论也受到了一定的质疑，这会是未来的物理学界极为关注的一个问题。
参考文献：
[1] 黄志洵. 波粒二象性理论的成就与存留问题[J]. 北京广播学院学报（自然科学版），2000（04）
[2] 孔令文. 论述光的波粒二象性[J]. 邯郸师专学报， 2000（03）
光电子学论文范文第3篇
关键词 本性；学说；波动性；粒子性
中图分类号O6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）55-0091-02
0 引言
光学是物理学中较古老的一门基础学科，又是当前物理学领域最活跃的前沿之一然而光学也是经过一场场磨难和斗争才发展起来的，其历史被当作自然科学发展史的典范，对光本性认识的争论是光学发展主要动力之一光的本性是什么对这个问题人们自古就有不同的认识，形成了一场关于光的本性的激烈的争论，即微粒说和波动说之争。
1 光本性的两种学说之争
关于光本性的两种学说―微粒说合波动说。其中微粒说的代表人物是牛顿，而波动说则以胡克和惠更斯为代表，牛顿在向皇家学会提交的一封信中，首次提出了自己对光的物质见解，指出“光线可能是球形的物体” 即光的微粒说，牛顿认为：光是发光体所射出的一群微小粒子，它们一个接着一个地迅速发射出来，以直线进行，人们感觉不到相继两个之间的时间间隔。并用这种观点解释了光的直线传播，光的反射和折射。
牛顿的论点遭到胡克等人反对并引起争论。胡克主张光是一种振动，而且是短促的。他举出金刚石受摩擦或打击时在暗中会发光来说明他的论点，同时认为在均匀媒质中，振动在各个方向以相等的速度因此发光体的每次振动都将形成一个球面，球面在不断扩大，就像石块落水激起的环波越来越大一样。这就是较早提出的光的波动性的概念。
惠更斯则在其基础上没有能继续研究下去，即没有从理论上弄清楚振荡电流作为振源，是怎样把电磁振荡传播出去的这样。惠更斯提出类似于空气中的声波，以太波也是纵波。注意：这里惠更斯作了错误的类比，实际上光波是横波。正由于被认为是纵波，所以对“偏振”现象就无法解释了，加上“以太”是否存在还是一个疑问，而且初期的波动说还缺乏数学基础，所以难以与微粒所抗衡。
开尔文又错过了发现电磁波的契机开尔文曾两次走到电磁理论的大门，但都因其少年早慧带来的弱点徘徊而去，错失发现电磁理论的良机，使其与电磁理论的发现者这一称号无缘。不过，这并不影响开尔文在电磁理论发展中起的作用。这种作用就是，开尔文在这一领域作了开拓性的研究，为后来麦克斯韦、赫兹在这方面的工作奠定了基础。
通过一系列的实验，赫兹终于在年发现并证实了电磁波的存在。赫兹发现电磁波则是“利用开尔文勋爵在研究电容器放电时所推导出来的数学方程式作为他实验的理论基础，这方程式给出了一振荡回路的振荡周期与电容量和自感量的关系。
式中为T振荡周期， L为自感量，C为电容量。这样，我们就可以求得波长，并可使之足够小，以便在实验中进行测量。”通过一系列的实验，赫兹终于在1988年发现并证实了电磁波的存在。
至此，麦克斯韦总结出的电磁理论，才算最终成型。可见开尔文在电磁理论方面的工作是电磁理论发展史上相当重要的一环，起着承上启下的作用。提出了光的波动性理论。
19世纪，托马斯・杨发现通过双缝的光会在光屏上出现明暗相间的条纹即著名的杨氏双缝干涉实验，提出了干涉理论，且成功地解释了牛顿环当时人们没有接受杨氏的观点十多年后，菲涅耳发现了光的衍射现象，提出了衍射理论，与杨氏不同的是菲涅耳采用了波振的概念，发展了次波的概念，形成了新的波动理论与此同时，杨氏在研究光的偏振现象时对纵波说进行了反思， 最后提出了横波说， 成功地解释了一直卡在波动说脖子上的偏振疑难， 后来菲涅耳等人为光的横向振动理论提供了证明，这样，19世纪光的波动理论就基本确立了但确立了的波动理论认为光波是一种机械弹性波，机械波传播需要媒质，光波是靠一种“以太”的物质传播，至于以太是什么物质谁也说不清楚随着真空的获得，人们发现光在真空的传播与声波的传播正好相反， 这就使得刚建立的光的机械弹性波动理论又面临挑战世纪电磁学发展很快，物理实验大师法拉第在实验中发现光的振动在强磁场中会旋转，从而揭示了光和电磁的联系这个时期人们对光速的测定也越来越精确，麦克斯韦从理论上指出电磁波以光速传播，赫兹证实了理论的预言光的电磁波理论也解释了包括光波是横波及光色在内的当时已发现了的光现象。
同时在解释光色的问题上，微粒说认为不同的色由不同的微粒构成，波动说则认为引进这么多种物质假设不如引进一种物质更方便，各自的色有各自的波长另外，微粒说者认为按照光的波动理论，把一张纸放在灯的前面，结果在墙上应会产生一个模糊的影子，而实际情况不是这样，当然，波动说一下子就反驳了这个责难，指出当人射波的波长比障碍物及实验所用的小孔小得多时可能会出现光线弯曲的现象，并期待着实验加以验证。实际上当时没有仪器能提供检验，人们还是接受了光的微粒说。
人们发现用经典理论无法解释黑体辐射能量的分布和光电效应等现象世纪之初，普朗克提出能量量子化，之后，爱因斯坦在能量量子化的基础上提出了光量子的假说，解释了光电效应，似乎光本性的认识又回到了微粒说，但光量子假说不能解释光的偏振等电磁波理论已经圆满解释了的现象爱因斯坦对光本性的两种认识作了辩证的思考，大胆提出了光的波粒二象性，认为光同时具有波动性和粒子性，“波”不是惠更斯的波，“粒”不是牛顿所描述的粒，波粒二象性是两个概念的统一，也是对光本性认识的统一，光是一种物质，具有波粒二象性。
2 光的波粒二象性
根据前面所述，可以看出，对于光的本性的认识，经历了不同的过程和阶段。
微粒说认为光是沿直线传播的高速微粒流，微粒具有弹性，这种学说得到著名物理学家牛顿的支持。光的微粒说能成功地解释光的直进、反射等物理现象，然而在解释光的折射、光的交叉相遇后会彼此毫无妨碍地继续向前传播等现象时，却发生了很大的困难。
荷兰物理学家惠更斯提出了光的波动说，波动说能成功地解释光的干涉、衍射、折射、光相遇时互不相干扰地向前传播等物理现象，但在解释光的直进、光介质等问题上遇到了很大的困难。
英国物理学家麦克斯韦提出了光的电磁说，认为光是一种频率很高的电磁波。电磁说进一步揭示了光的物质性，成功地解释了惠更斯波动说所不能解释的光介质的问题，但在解释光电效应等物理现象时，遇到了极大的困难。
爱因斯坦在普朗克量子论的基础上提出了光子说（粒子说），光子说能很好地解释光电效应等物理现象。
德国物理学家普朗克发现，电磁波的辐射和吸收是不连续的，是一份一份进行的，每一份的能量E和频率ν成正比，即E=hν，式中h是一个普适常量，叫做普朗克常量。为了解释光电效应的规律，爱因斯坦提出在空间传播的光也是一份一份的，每一份是一个光子，光子的能量跟它的频率成正比这就是光子说。
1909年，爱因斯坦明确地提出了光的波粒二象性，并说这“可以被理解为波动理论和微粒说的一种统一”。他提出两个著名的关系式：
将标志波动性的n 和l 通过h与标志粒子性的E和p联系起来了。光在传播时显示了波动性，在与物质相互作用而转移能量时显示出了粒子性，两者不会同时显示出来。 能量为E＝hν的光子照射到金属上时，被金属中的某个电子吸收在光的照射下，从物体发射出电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫光电子。
实验表明：1）各种金属都有一个极限频率，入射光的频率低于这个频率的光，无论强度如何，照射时间多长，也不能产生光电效应；2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大；3）当入射光的频率大于极限频率时，光电流与入射光强度成正比；4）光电子的产生几乎是瞬时的。
光电效应说明光具有粒子性。由于光不仅具有波动性而且还有粒子性，光具有的这种性质称为光的波粒二象性。
任何重要的物理规律都必须得到至少两种独立的实验方法的验证。1923年美国物理学家康普顿证明了X射线的粒子性，是继光电效应后证明光的粒子性的又一个独立的关键性实验。X射线源发射一束波长为的X射线，经一块石墨发生散射，散射光穿过光阑，其波长和强度可以由晶体和探测器所组成的光谱仪来测定。康普顿接受爱因斯坦的观点，认为X射线的光子好比一个个小刚球，每一个不但有能量E=hn，而且具有动量p=h/l(ln =c)。
康普顿实验比光电效应更进一步证实了电磁辐射的“粒子性”，因为在解释光电效应实验时，只涉及到了光子的能量。而在解释康普顿效应时，不仅考虑了光子的能量，还考虑了光子的动量。所以康普顿散射实验为爱因斯坦的光量子假设提供了更完全的依据，在这以后，怀疑“光量子”说的人就非常少了。康普顿因此获得1927年的诺贝尔物理学奖。
3结论
从上面的分析和研究可以看出，人们对光的认识和探索，分别从两个方面即波动性和粒子性去探讨。一方面，人们通过光的干涉、衍射等现象验证了光具有波动性的特征；另一方面，通过光电效应以及麦克斯韦的研究成果人们又验证了光的粒子性。光的这两个不同的特性属于两个不同的概念，为了进一步研究和探索光的本性，人们进行了不懈的努力和艰苦的探索。最终，经过许多科学家前赴后继的努力，终于发现和验证了光具有波粒二象性的本质。通过严密的实验和理论分析可以证明，单个粒子的运动规律是偶然的，具有粒子性。大量粒子的运动规律具有波动性。
人类对于光的认识还远远没达到最终目标，对于光的本性的探讨和研究还需要一代又一代的人的共同努力。
参考文献
[1]爱因斯坦.爱因斯坦文集(第3卷)[M].北京：商务印书馆，1983，485，23.
光电子学论文范文第4篇
关键词：电子科学与技术；光电子技术；教学改革；实践创新
作者简介：邸志刚（1975-），男，河北唐山人，河北联合大学电气工程学院，讲师；贾春荣（1977-），女，河北唐山人，河北联合大学电气工程学院，副教授。（河北 唐山 063009）
基金项目：本文系河北联合大学教育教学改革重点项目的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0059-02
21世纪，随着现代科学技术的飞速发展，人类历史即将进入一个崭新的时代──信息时代。其鲜明的时代特征是，支撑这个时代的诸如能源、交通、材料和信息等基础产业均将得到高度发展，并能充分满足社会发展及人民生活的多方面需求。信息科学的基础是微电子技术和光电子技术，它们同属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。专家预言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步。因此，本世纪将是微电子和光电子共同发挥越来越重要作用的时代，是电子科学与技术飞速发展的时代。
电子科学与技术对于国家经济发展、科技进步和国防建设都具有重要的战略意义。为了我国电子科学与技术事业的可持续发展和抢占该领域制高点，必须统筹教育、科研、人才等各种资源和要素，而其中的人才培养是极其重要的环节。经过对比研究其他院校对电子科学与技术专业的教改研究，本文根据当前的社会现状，结合河北联合大学实际对电子科学与技术专业的培养方案进行改革初探。
一、培养方案制订的原则
目前，我国高等教育正从精英教育转向大众化教育。招生规模扩大的同时，教育质量正遭受严峻的考验。高等教育的目的是为国家培养具有良好的思想道德素质、扎实的基础理论知识、宽广的科学技术知识面、良好的创新意识和创新能力的高素质人才，以适应社会发展的需要。为此，加强人才培养是一个复杂而重大的工程。
培养方案主要包含专业培养目标和专业建设思路两大部分。专业培养目标首先要符合当前社会发展需要，其次要符合学校本专业的实际情况，最后再考虑专业、师资情况。
目前，电子科学与技术专业的毕业生基本上是供不应求，特别是高层次人才稀缺。但是，电子科学与技术产业存在着分布不均、分类较细、进展迅速、产业结构多样化等特点。因此，社会需求与本专业毕业生层次结构之间的供需矛盾会持续一段时间。此外，光电子技术产业得到了国际社会的极大关注，经过光电子技术市场产品的整合，目前光电子技术市场重新步入上升轨道，后期发展将主要受市场影响。[2]我国对光电子技术的发展高度重视，2010年我国以光电子技术为指导的信息产业形成了5万亿美元的规模。
河北联合大学电子科学与技术专业自2002年开始招生，到目前为止共培养出10届本科毕业生。毕业生的反馈意见成为专业培养目标制订的重要影响因素。此外，在学生培养方面，注重学生综合素质的提高，特别加强对学生实践创新能力的培养。
电子科学与技术专业教师中光电子方向占大多数，微电子方向占少数，另有电子材料、自动化控制等研究方向。
二、培养方案的制订
培养方案的制订在综合考虑社会需求、学校及专业实景情况的基础上，首先进行充分的社会调研、分析，然后通过对天津大学、清华大学、燕山大学等院校充分调研，最终确定合理的专业培养方案。
1.培养目标
以培养研究应用型高级人才为目标，以适应当前社会主义现代化建设及信息产业化的发展需要，使学生具有良好的思想道德和科学文化素质；拥有扎实的自然科学基础知识和宽广的专业知识；具备创新、实践及跟踪掌握新理论、新知识、新技术的能力，能够在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域从事系统研发与设计、运行维护等工作。
2.专业建设思路
针对电子科学与技术专业现状，综合考虑社会市场需求、专业师资及毕业生反馈意见，提出关于“增强光电子特色，优化专业课程体系改革”的建设思路。
（1）专业课程体系建设。专业课程体系的建设，首先以专业培养目标为准绳，进行模块化课程设置，调整课程内容，形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向，以光纤传感体系和光电检测体系为核心，从而使专业课程体系具有前瞻性、针对性和可操控性，进而保障人才培养目标的实现。
1）优化培养方案。根据国家对光电子、微电子人才培养内容和方式的要求，不断优化培养方案，使其既符合教育部颁布的“电子科学与技术专业规范”，又能充分体现学校的特色。优化的出发点是：光电子和微电子产业及工程应用对人才的需求；遵循专业发展规律；突出知识面、素质和能力的培养；制订与时俱进的培养方案和体系。
2）课程教学内容建设。为使课程教学建设与专业特色一致，体现光电子、光纤传感与检测的专业特色，由教授和学科带头人牵头建设光纤传感与光电检测课程体系。光纤传感课程体系包括传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光纤技术、光纤传感技术等课程；光电检测课程体系包括传感器原理及应用、传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光电技术和光电检测技术等课程。此外，为使课程内容充分反映相关产业和领域的新发展、新要求，减少陈旧内容，删掉了热力学统计物理、数理方法、物理电子学、集成电路设计基础、集成电路工艺仿真等课程。
3）教学方法及手段改革。为了实现专业人才培养目标，专业教师发挥各自才智，加强与学生沟通，集思广益，对教学方法和手段进行改革探索。例如对晦涩难懂的专业基础课、深奥抽象的专业课进行多媒体教学，以加深学生的理解，促进学生理论知识的学习。另外，对光纤传感技术课程进行双语教学，让学生学习理论知识的同时，加强专业英语的学习和运用，为后期阅读国外资料进行充分的准备。
（2）专业特色。河北联合大学电子科学与技术专业为适应现代化信息技术产业的发展，形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向，具体特色如下：
1）课程体系设置。课程体系分为通识教育平台、学科基础平台和专业教育平台三大部分，包含光纤传感技术、光电检测技术及半导体制造技术三个主干学科，所有课程共198.5学分。其中通识教育思想政治教育类课程、大学英语课程、体育、大学语文、计算机基础及学科导论共55.5学分，占28%；学科基础平台主要指公共基础课和专业基础课，共74学分，占37%；专业教育平台是专业课，共63学分，占32%；另外还有创新实践环节，6学分，占3%。
2）学生培养。在夯实专业基础知识、拓宽专业知识的基础上促进学生的个性发展，加大力度培养学生的创新意识及能力，定期聘请校外专家为学生作学术前沿报告，使学生掌握本专业科研动态的同时，在开设专业英语及双语教学的基础上鼓励学生阅读外文一手文献，以激发学生的创新意识，使其创新能力得到大幅提高，培养学生在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域的研发能力和应用实践能力，并能够进行相关的系统分析、设计、优化及维护。
3）实践教学。突出光电子技术应用，加强学生实践能力的培养。在培养方案中增加电子技术、光电子技术系统设计的实践训练。电子技术实践训练包括电工电子实训、电子技术课程设计和专业生产实习。光电子技术实践训练包括光电工艺实习、专业生产实习、光纤传感系统课程设计以及综合性课程设计。通过这几项实践训练，学生能够在电子技术领域、光纤传感及光电检测领域具备足够的实践能力。此外，为了让学生尽快将理论知识转换为实践能力，学校组织学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组大赛等活动，从而培养学生的知识综合运用能力、创新能力和解决实际问题的能力。
三、改革效果
1.优化了课程体系，提高了教学质量
专业的培养目标及方向确定以后，围绕培养目标组建了课程建设小组，并请天津大学电子科学与技术专业专家教授进行指导，进而建立结构合理、条理清晰、方案可行的课程体系，相对而言大大提高了课程的教学质量。
2.学生夯实了专业基础，拓宽了专业知识，加强了实践技能
课程体系优化以后，学生入学后对培养方案及目标非常明确，从而使得学生能够妥善处理各门课程之间的关系，抓住核心，适当拓展，使所学理论知识成为体系。与此同时，通过竞赛及光电兴趣小组引起学生的求知欲，以此激励学生加强理论知识的学习，促使学生自发地将理论知识和实践环节有机结合起来，使二者相辅相成、相互促进。
3.培养了学生的创新能力及科研思维
在教学过程中强调基础知识的灵活运用及实践创新案例讲解。其次，组织并指导学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组及各项实践环节。这样有效提高学生对专业知识的理解与应用能力，从而使得学生的创新能力及科研思维得到了培养及提高。在2012年飞思卡尔智能车大赛中，电子科学与技术专业的组队获得了国家一等奖的好成绩。
4.提高了就业率和考研率
通过加强学生的理论基础知识、完善其知识结构，并且实践能力及创新能力都得到很大提高，使得学生的竞争力得到大大加强，并得到企业和其他高校的认可，刺激了学生的求知欲和创新欲，从而提高了就业率和考研率。
四、结论
电子科学与技术专业作为教育部为适应市场需要而确定的一个新专业，其发展任重而道远。结合河北联合大学本专业的实际情况，提出关于“增强光电子特色，优化专业课程体系改革”的建设思路，“夯实专业基础、拓宽专业知识、加强实践技能、突出光电子应用”的培养主线，对本专业的建设方案及培养体系进行优化改革，加强了师资队伍建设、专业课程体系建设，并在此基础上对教学方法和手段进行改革，从而提高教师的教学水平，加强学生的理论基础，完善其知识结构，提高其实践及创新能力，实现了教学科研相辅相成、教学相长的目的。
参考文献：
[1]电子科学与技术专业教学指导分委员会.电子科学与技术专业发展战略研究报告[J].理工科通讯，2007，（6）.
[2]徐文彬.应用型电子科学与技术专业人才培养方案的思考[J].新课程研究，2011，（8）：20-21.
光电子学论文范文第5篇
电子科学与技术（以下简称“电科”）专业是以培养具备微电子、光电子、集成电路等领域宽厚理论基础、实验能力和专业知识，能在电子科学与技术及相关领域从事各种电子材料、元器件、集成电路、电子系统、光电子系统的设计、制造、科技开发，以及科学研究、教学和生产管理工作的复合型专业人才为目标的工程专业。作为电科专业教育中重要内容的光电子技术，不仅是当代信息技术两大支柱之一，而且随着现代科学技术的发展持续焕发着生命活力。而让光电子技术保持如此强劲发展势头的主要原因之一，正是光电子材料与器件的广泛应用，例如激光器与新型光电探测器的应用的人你还。另外，诸如纳米光电材料与器件、光子晶体及相关器件、超材料及相关器件与表面等离子体激元及器件等新型光电子材料与器件的研究与应用，是目前国际上光学与光电子学研究领域的前沿热门方向。由此可见，学习光电子材料与器件的相关知识，不仅对电科学生知识体系的构建与就业方向的确定具有积极的影响，也为那些将来希望从事新型光电子材料与器件科研工作的学生，提供了坚实的理论基础与知识储备。然而，根据笔者的调研，虽然国内许多重点大学的电科专业都开设了光电子技术课程，但很少有大学专门开设光电子材料与器件这门课程。而由于光电子技术的内容多、涉及知识面广，教学课时又往往有限（一般为32或48个学时），因此在光电子技术的实际教学过程中，讲授教师往往重视光电子技术基本概念与理论知识的教学，而轻视光电子材料与器件的教学。该文从光电子材料与器件的研究内容、应用及发展等方面说明其在电科专业教育中的重要性，并结合自身光电子材料与器件课程的教学经验，研讨电科专业中光电子材料与器件的教学方法。
1 光电子材料与器件简介
光电子材料是指能产生、转换、传输、处理、存储光电子信号的材料。光电子器件是指能实现光辐射能量与信号之间转换功能或光电信号传输、处理和存储等功能的器件。自1960年美国科学家梅曼发明世界上第一台红宝石激光器以来，光电子材料与器件如雨后春笋般发展迅速。在短短的50多年里，光电子材料与器件经历了从红宝石激光器的发明，到半导体激光器、CCD器件及低损耗光纤的相继问世；从各种光无源器件、光调制器件、探测与显示器件的小规模应用到系统级集成制造实用化阶段；从大功率量子阱阵列激光器的出现再到光纤激光器、光纤放大器和光纤传感器的诞生。光电子材料与器件从未停止过发展的脚步，并正在不断深刻影响着人类社会的方方面面。在实际需求的引导下，各种新型光电子材料与器件层出不穷，性能也不断提高。尤其是近年来，随着微米及纳米级加工技术的成熟，新型的微纳光电子材料与器件的研究异常活跃。纳米光电材料、光子晶体、超材料、表面等离子体器件等领域的研究成果丰硕，为未来光电子器件的微型化、集成化发展奠定了坚实的基础。
综上所述，光电子材料与器件在当代信息产业与科学技术中具有极其重要的地位，因此，光电子材料与器件这门课程不仅应当单独作为一门课程独立教学，而且应该作为重视工程教育的电科专业的核心课程。
2 光电子材料与器件课程教学研究
2.1 光电子材料与器件课程的教学形式、课时安排与教材选择
光电子材料与器件课程不仅包含丰富的理论知识，例如光电子材料的物理特性以及光电子器件的工作原理等，而且与实际应用结合精密，因此，本课程宜采取理论教学与实验教学相结合的教学形式。
在课时安排方面，作为电科专业的一门核心专业课程，光电子材料与器件课程的总课时应不低于32学时（2学分），理论课学时不低于26学时，实验课不低于6学时。
另外，在教材选择方面，由于光电子材料与器件是光电子技术中的一部分内容，而目前国内关于光电子技术方向的参考书籍很多，其中亦不乏一些光电子技术课程的经典教材，例如西安电子科技大学安毓英主编的《光电子技术》[1]，西安交通大学朱京平主编的《光电子技术基础》[2]等。虽然这些光电子技术参考书中或多或少都会介绍与光电子技术相关的材料与器件，但是，目前专门介绍光电子材料与器件方向的教科书却是少之又少，市面上仅有国防工业出版社2012年出版的侯宏录主编的《光电子材料与器件》[3]一书。加之，该书中所涉及的理论知识较深，基础浅薄的本科生很难驾驭。由此可见，对于光电子材料与器件这门新兴课程而言，设立统一的教材并不合适。因此，笔者建议该课程的讲授教师根据理论教学与实验教学的内容，自行编写该课程的讲义与课件。
2.2 光电子材料与器件课程的理论教学
按照电科专业的专业定位以及培养目标，光电子材料与器件课程的理论教学也应该突出“工程”内容。传统的光电子技术教学中所重视的原理、定律与规律等内容，在光电子材料与器件教学中要弱化；而传统光电子技术教学中往往被弱化乃至忽视的光电子材料与光电子器件的相关知识，要在光电子材料与器件课程教学中占主体地位。如此才能保证在有限理论课时的前提下，让学生对光电子材料与器件有一个全面的认识。
在教学内容的设置方面，由于光电子材料与器件主要应用于光电子技术之中，因此，为了便于学生的理解与知识体系的构建，笔者建议光电子材料与器件课程理论教学的章节设置按照光电子技术的章节设置进行。以笔者讲授光电子材料与器件理论课程（共26学时）为例，该理论课程共被分成了绪论（2学时）、激光原理与典型激光器（5学时）、太阳能电池（4学时）、光通信器件与材料（5学时）、光探测器件（5学时）、光电显示器件（3学时）与光存储器件（2学时）等七个章节，这七章内容基本囊括了光电子技术中光产生、光转化、光传输、光探测、光显示以及光存储等各个重要环节中最为典型的器件以及所用到的材料。另外，在每章内容的设置上，也尽可能突出“工程”内容，弱化“理论”知识。下面，笔者将详细介绍笔者在光电子材料与器件教学中各章的教学内容。
第一章绪论主要包括光电子材料与器件课程简介以及光电子技术的基本知识简介。在光电子材料与器件课程简介中，向学生介绍课程设置的目的和意义、课程的主要内容、教学与考试方式与参考资料等。通过这部分内容的介绍，让学生对本课程的意义、内容、侧重点有一定的认识。在光电子技术基础知识简介中，重点向学生介绍光电子材料与器件与光电子技术的关系，并通过对光电子技术的概念、特征、发展等方面的介绍，让学生对光电子技术以及光电子材料与器件有一个整体的认识。
第二章激光原理与激光器重点介绍几种典型激光器的材料、结构与工作特性，其主要内容包括三个部分：激光原理简述、典型激光器与激光器的应用。在激光原理简述部分，由于多数电科专业在学习光电子材料与器件课程之前已经修过激光原理等类似课程，所以该部分内容为简略介绍的内容，主要帮助学生回顾激光的特征、历史与光辐射理论等知识点。而第二部分内容典型激光器是本章内容的重中之重，在该部分内容中，将依次向学生介绍固体、气体、液体与半导体这四大类激光器中的典型激光器的结构、特征与工作特性等知识。由于发光二极管与半导体激光器结构与工作原理上的相似，在介绍完半导体激光器后，可以顺理成章地介绍发光二极管的结构与特征。另外，本章最后还简单介绍了激光器的几种常见应用。
太阳能电池虽然是光电探测器中光伏效应的一种特殊应用，但是由于它在现如今光电子技术产业以及光电子器件中的重要地位以及良好的发展趋势，该部分内容被独立成一章。在第三章太阳能电池中，主要分两小节给学生介绍，第一小节介绍当今能源与环境问题以及太阳能的开发和利用，让学生了解当今能源资源的现状以及新能源研究与应用的迫切需求，然后介绍太阳能利用的历史以及发展趋势；第二小节正式介绍太阳能电池的工作原理、结构以及特性等知识。
第四章光通信器件与材料主要介绍的是光通信系统中所用到的有源与无源光器件。本章内容共分为两小节：第一小节介绍光纤通信的基础知识，包括光纤通信的定义，光纤的结构、导光原理、发展历史，以及光纤通信系统的组成与特点。第二小节正式介绍光纤通信系统中所用到的各类光电子器件以及构成这些器件的核心材料。在光纤通信中，最重要的器件当属光纤，所以，本节开始就着重介绍光纤的相关知识，包括它的结构、原理、分类、特征参数与传输特性。然后，又将光纤通信系统中的其它光电子器件分为有源与无源器件两类，并分别介绍了这两类光器件中的代表器件：掺铒光纤放大器与波分复用与解复用器。最后，在本章结尾还介绍了光纤通信系统中其它几种常用光器件，例如光耦合器、光衰减器、光环行器等。
第五章光探测器首先介绍了光电探测器的物理效应、性能参数、噪声；其次，按照光电探测器物理效应的不同一一介绍了几种典型的外光电效应探测器（光电管与光电倍增管）与内光电效应探测器（光电导、光电池与光电二极管）。教学的重心仍然放在对探测器结构、工作原理以及特性等方面。
第六章光显示器件重点介绍四种光显示器：阴极射线管、液晶显示器、等离子显示器与电致发光显示器。
第七章光存储器件主要介绍了现如今最常用的一种光存储系统―― 光盘系统以及其中最总要的器件光盘。
2.3 光电子材料与器件课程的实验教学
光电子材料与器件实验课程的教学要与理论教学紧密相连，并重点介绍理论课上讲解过的光电子材料与器件，实验课程的学时应不低于6学时，开设的时间最好在理论教学完成之后，以保证学生在实验前已对实验器件与实验原理有一定的了解。在实验项目的设定方面，既要保证与理论课程内容的相辅相成，又要尽量避免与其它课程实验项目的重复，造成资源的浪费。例如，许多大学的电科专业都已经将激光原理一课作为该专业的核心专业课程，并配备了相应的激光器实验。在这种情况下，如果在光电子材料与器件实验教学中再次引入激光器的实验内容，不仅消耗了宝贵的实验时间，实验效果也会大大降低。
下面跟大家简单介绍笔者在光电子材料与器件实验教学（6学时）中的实验安排。
（1）实验内容：共包含六个实验项目，它们分别是：光控开关实验、光照度计实验、红外遥控实验、PSD位移测试实验、太阳能充电实验与光纤位移测量系统实验（每个实验1学时）。各实验中都应用到了一个或几个核心光电子器件，这些光电子器件基本涵盖了学生在理论课程中所学到的最为重要的几类器件，例如光控开关实验应用到了光电探测器中的光敏电阻作为核心元器件；而红外遥控实验中用到了发光二极管光源与红外探测器等光电子器件。
（2）实验要求：以往的光电子技术实验往往重视现象的观察与定性分析，但经笔者调研，这种实验方法很难最大限度激发学生的求知欲与动手能力，因此，在对原有的实验指导书进行改良后，笔者自行编写了实验的指导书，并在每个实验项目中加入了一些测量与定量分析的实验内容。例如太阳能充电实验，原来的实验指导书只是观察太阳能充电的效果，但是，在新改良的实验指导书中，要求同学测量不同光源照射下太阳能电池的输出电压与输出电流，并要求学生分析比较其差别。通过这种方式，充分调动学生的实验积极性，在具体的实验教学中也取得了很好的效果。
（3）实验方式：分组实验，共同撰写实验报告。这样，不仅提高实验效率，还能够锻炼学生的团队协作意识。
（4）考核方式：根据每位学生实验完成的情况与实验报告撰写的情况综合评分。
光电子学论文范文第6篇
【关键词】光电子技术；教学方法；仿真教学
【Abstract】With the rapid development of science and technology， the optoelectronic technology， as the most cutting-edge scientific fields， promotes the progress of information technology. Based on the characteristics of optoelectronic technology course and simulation teaching， the feasibility and significance of simulation teaching are discussed in the teaching of optoelectronic technology course.
【Key words】Optoelectronic technology； Teaching method； Simulation teaching
0 引言
1960年，世界上第一台红宝石激光器的诞生推动了光电子技术的长足发展。在这50多年间，从红宝石激光器的发明到半导体激光器及低损耗光纤的问世；从各种无源器件的小规模应用到系统集成实用化阶段，光电子技术在国防、工农业生产、光纤通信、医学、精密测量、地质、天文等领域获得了广泛的应用。我国政府将光电子技术列入国家战略性产业结构调整的重点领域。因此，光电子技术受到了研究所及企业的广泛关注，促使很多高校在物理、电子、通信、材料等专业纷纷开设光电子技术这门课程[1]。
如何培养专业知识强、综合素质高、实践能力优异的人才是当前光电子技术课程教学的热点话题。因此，在光电子技术课程教学过程中，很多教师以教学内容、教学手段和教学方法的改革为重点，优化教学内容，制定合理的理论与实验教学计划。同时，建立科学的教学管理制度以及严密的教学质量反馈系统，以此确保教学质量。随着计算机技术的不断提高，仿真技术为人们提供了一种有效的教学手段[2]。基于仿真技术完成的课程教学具有成本低、维护简单、使用方便等特点，所以很多课程的教学纷纷采用仿真教学，然而目前关于光电子技术课程仿真教学的探讨还非常少。本文主要研究光电子技术课程及仿真教学的特点，得出仿真教学在光电子技术课程教学中的可行性。分析表明，仿真教学是提高光电子技术课程教学质量的一种有效的方法。
1 仿真教学
仿真教学是仿真技术应用的一个重要方面。仿真教学就是利用计算机创设虚拟环境来模拟真实环境，并结合真实环境中的情况在虚拟环境中进行设计、操作、运行、验证等的教学方式[2，3]。
目前，仿真教学的使用越来越广泛。教师可将精心设计的教学内容融合在这个虚拟仿真环境中，并通过各种手段和方法将仿真教学中的情境呈现出来，这是仿真技术应用在教学中的一大进展。结合自己的实践和他人丰富的教学经验，总结出仿真教学有以下特征：
1）成本低，使用率高。购买所需实验设备的费用一般比较高，是很多高校不能承受的。如果采用仿真教学，那么只需购买软件和建设机房，这样就可以大大降低费用，并且设备的使用率也非常高。
2）维护简单，更新方便。仪器设备的不当操作和长时间运行使其容易损坏，而仪器维护费用也非常高。仪器购买的时间久了，就需要自己进行更新设计，有的甚至需直接购买新的设备仪器。仿真教学只需对计算机、教学软件进行维护和升级，而且仿真软件一般自带有软件升级功能。
3）使用方便，提高学习效率。光电子技术所需的仪器设备一般比较笨重，不容易搬动，而且学生只能在特定的实验室完成实验项目。在仿真教学中，学生可以利用计算机方便地进行自主探讨和摸索学习，发挥学生的学习积极性，进而提高学习效率。
4）实验安全，提高教学效率。在教学中，实验有时需要高温、高压、强腐蚀等环境条件，操作失误或实验仪器故障都有可能对学生的人身安全构成威胁。在仿真教学实验中，学生不仅可以随意设置实验条件，而且可以高效、安全地完成实验。通常完成实验的时间一般很长，而利用仿真教学可以将实验的时间缩减，明显地提高教学效率。
2 仿真教学在“光电子技术”课程教学中的可行性和重要性
光电子技术是电子学和光子学相结合而产生的综合叉学科，并成为现代信息科学技术的重要组成部分[4-6]。课程的特点如下：
1）知识面宽。光电子技术课程是电子、通信、光电材料等专业的核心课程，内容包括半导体发光、固体激光器、光纤、非线性光学、光调制、光探测及光电显示方面的材料及器件，涉及光子学、电子学及半导体物理的相关知识，对学生的基础提出了较高的要求。
2）知识更新快。随着信息技术的不断发展，光电子技术已取得了令人瞩目的成就，并将不断影响人类社会的方方面面。在实际应用需求的引导下，各类新型的微纳光子器件与材料的研究突飞猛进，如光子晶体、等离子体、超材料等领域，其相关研究为光子器件的微型化奠定基础。
3）理论性强，而实践内容较少。大多光电子技术课程教材过于注重理论知识讲解和公式推导，对其应用及相关设计性实验开展的非常少，导致学生不了解这门课的用途，从而感觉光电子技术课程枯燥乏味，难以理解。
4）仪器较贵。为了让学生更好地理解、掌握所学内容，需开展相关的实验，但是相关仪器设备比较贵，一般的高校很难承受相关的费用，导致他们不得不减少实验课，从而不能使学生获得有效的指导，最终降低了教学效果。
基于仿真教学和光电子技术课程的上述特点，低成本的仿真教学可以解决光电子技术课程教学中仪器设备价格昂贵的问题。基于仿真教学中使用和更新方便的特点，教师可以根据最新科研进展，拓宽教学内容，更新实验软件，从而可以让学生自主学习、掌握新的科研成果，认识各类新型光电子信息材料和器件的属性及用途。众所周知，掌握光电子技术课程中涉及光子学、电子学及半导体物理的相关知识是非常重要的，因为理论教学是专业课程学习的基础。为了能使学生理解相关的理论知识和公式推导，将仿真教学融于课堂教学中，让学生体会计算机模拟的结果，然后再进行理论推导，这样有助于加深学生对系统知识的理解，使枯燥的理论教学生动有趣。同时，学生可利用仿真实验室进行探索式学习，提高自学能力，最终提升光电子技术课程的教学质量。
3 结论
总之，随着计算机技术的不断进步，仿真技术已经成为人们工作的重要手段，被广泛用于科学研究、教育、军事、医疗等领域。基于仿真教学和光电子技术课程的特点，探讨了仿真教学在光电子技术课程教学中的可行性和重要性，提出了仿真教学可促进学生自主学习新的科研成果，认识各类新型光电子信息材料和器件的属性及用途，从而有助于加深学生对系统知识的理解，使枯燥的理论教学生动有趣，最终提高光电子技术课程教学的质量。
【参考文献】
[1]马冰，任芊.光电子信息材料的发展浅论[J].光学技术，1995，06：36-39.
[2]刘建高.基于自主学习的仿真教学研究与实践[D].南昌大学，2011.
[3].仿真教学在高等职业教育中应用研究[D].山东师范大学，2008.
[4]林若波，彭燕标，陈炳文，方春城.虚拟仿真技术在“电力电子技术”课程教学中的应用[J].云南民族大学学报：自然科学版，2013，22（5）：378-381.
光电子学论文范文第7篇
欧阳征标早年在国际上首次提出了静电混合型自由电子激光器的概念。他主持了包括国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金重点项目等在内的10项课题研究，发表学术论文100多篇，被SCI收录30余篇，被EI收录近60篇，申请发明专利近30项，获美国发明专利授权1项、中国发明专利授权12项、中国实用新型发明专利授权1项。
1988年6月，欧阳征标到深圳大学任教，现任深圳大学太赫兹技术研究中心副主任、固态光子实验室主任等职，长期从事光子晶体的理论及相关光子器件的开发研究。
近年来，在光子晶体研究领域，他提出了一系列新型的光子晶体全光逻辑门和全光半加器等逻辑光路；他还提出了一类光子晶体磁光环行器、单TM模工作的磁性材料Bragg光纤结构、宽禁带全角度反射器结构以及正入射情况下超窄频带、超窄角度单偏振滤波器结构等。他发现了光子晶体谐振腔的模式分类特性和复周期光子晶体中的密集多通道滤波特性。他提出的二维FIBONACCI光子晶体的概念，从理论和实验上证实了该光子晶体存在较大的光子禁带。
在太赫兹领域，他提出一种高灵敏度太赫兹摄像头，获得美国发明专利授权。他提出的几种宽调谐范围窄带连续波太赫兹发生器，曾获得德国洪堡基金。他还曾获得过机电部科技进步二等奖一项。“短波长光子晶体三维谐振腔”获深圳市科学技术协会2000年学术年会优秀论文奖；“一种复合型光子晶体微谐振腔”获深圳市2005科技年会优秀论文奖。在深圳大学工作期间，他曾获深圳大学学术创新奖二等奖1次、三等奖4次，深圳大学先进工作者、深圳市优秀班主任、深圳市优秀教师称号，入选美国“马库斯科学与工程名人录”、“马库斯亚洲名人录”、“马库斯世界名人录”。他指导的硕士研究生刘强和毛德鹏获美国大学全额奖学金，分别赴Old Dominion University和Iowa State University攻读博士学位，其硕士论文被评为广东省优秀硕士论文。
光电子学论文范文第8篇
关键词：光纤通信；理论教学；实验教学
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）08-0167-03
当代信息高速公路的骨干网络是由光纤通信网络构成的，若没有光纤的发明及相关有源和无源光纤器件的发明和发展，当今的高速信息网络是无法想象的。但是当今信息产业的高速发展得益于微电子学、光电子学、计算机技术及通信工程等多门学科的快速发展及它们之间的交叉融合。因此，要想成为一名信息技术领域的电子信息工程师、计算机工程师或通信工程师，除了需要掌握本专业的课程知识以外，也应该熟悉现代信息技g的其他相关主要知识，比如光纤通信网络及其相关器件等。本文从光纤通信技术的研究内容、应用及发展等方面说明其在电子信息工程专业教育中的重要性，并研讨电子信息工程专业中的光纤通信课程的理论和实验教学方法。
一、光纤通信技术简介
1960年，美国人梅曼（Maiman）发明了第一台红宝石激光器[1]，给光通信带来了新的希望。和普通光相比，激光具有波谱宽度窄，方向性极好，亮度极高，以及频率和相位较一致的良好特性。激光是一种高度相干光，它的特性和无线电波相似，是一种理想的光载波。继红宝石激光器之后，氦―氖（He-Ne）激光器、二氧化碳（CO2）激光器先后出现，并投入实际应用。激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。
1966年，英籍华裔学者高锟（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤（Optical Fiber）进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信――光纤通信的基础[2]。在以后的10年中，波长为1.55μm的光纤损耗：1979年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986年是0.154 dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。1970年，作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展。1977年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时（约11.4年），外推寿命达到100万小时，完全满足实用化的要求。由于光纤和半导体激光器的技术进步，使1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑之年。在今后的几十年中，光纤通信网络的逐步商用化带动了相关信息产业链的蓬勃发展[3]。
由于在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多[4]，因此相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。综上所述，可见光纤通信技术在现代信息产业技术中的重要地位，因此，光纤通信技术这门课程不仅是光学工程专业的基础必修课程[5]，也应该作为电子信息工程专业的专业选修课程来开设。
二、光纤通信课程教学研究
（一）光纤通信课程的理论教学
电子信息工程专业的光纤通信课程的理论知识可以分为四个相互关联的层次和内容，它们分别是：第一部分，光纤技术的基础；第二部分，光纤通信器件技术基础；第三部分，光纤通信系统和网络；第四部分，光纤与光纤通信系统测量。这四个部分的关系层层递进，逐渐深入。理论学时总共32学时。
第一部分，光纤技术的基础。可以先讲解光纤通信技术的一些概念性和历史性的知识，比如：电信技术的发展，光通信的必要性及技术基础，光纤通信技术的历史、现状与未来。此处，可详细介绍人类对光通信探索的历史及现代光纤通信技术从学术研究到商业应用的发展里程，并附带介绍微波通信的发展里程，然后通过比较使用光波进行通信和使用微波进行通信的优缺点及使用光纤材料和使用同轴电缆进行通信的优缺点，让学生了解光纤通信的巨大优势。然后可以简单介绍光纤传输的基础理论――电磁场与电磁波理论中的一些基本概念和现象，重点介绍麦克斯韦方程。最后介绍光纤的模式理论、光纤的结构和类型、光纤的传输特性、光纤制造技术与光缆等知识。其中，光纤传输特性包括光纤的损耗特性和色散特性，这是该部分的重点知识。总之，笔者认为，第一部分内容的讲解方法和手段是非常重要的，不宜讲得深奥，而应该结合动画或者视频讲解光纤的传光原理，使学生易于接受，才能提高学生对这门课程的兴趣，从而继续学习往后部分的相对枯燥的知识。该部分学时安排为6H。
第二部分，光纤通信器件技术基础。这部分讲述光纤通信系统中的有源和无源光通信器件，这些器件是构成一个完成的光纤通信系统必不可少的部件，学好这部分内容有利于理解后面学习的光纤通信网络的内容。这部分内容包括：基本光纤器件、光学滤波器、光纤放大器和半导体光电子器件。基本光纤器件包括分波/合波器、光纤活动连接器、光隔离器、环形器和衰减器等；光学滤波器的内容包括Fabry-Perot滤波器、介质膜滤波器、HiBi光纤Sagnac滤波器、Mach-Zender型滤波器、光纤光栅等；光纤放大器的内容包括：掺饵光纤放大器（EDFA）、光纤Raman放大器等。半导体光电子器件的内容包括：普通的半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）、FP型双异质结构激光器、动态单纵模激光器、半导体光放大器（OSA）、PN结光电二极管、PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管等。对于每一个光纤器件，讲解内容包括这些光纤器件的结构、工作原理、具体参数、应用场合等，应结合动画或者视频讲解，甚至如果有条件的话，可以在课题上带上一些体积很小的光纤器件实物给学生讲解，比如光纤活动连接器、LD、LED、光纤光栅、PIN光电二极管价格便宜、体积小的光纤器件。该部分学时安排为10H。
第三部分，光纤通信系统和网络。这部分是本门课程的核心和精华部分，包括光纤传输系统、光纤通信网、全光网技术及其发展三大部分。其中，光纤传输系统的内容包含：光纤传输系统的基本组成、光发送机组件、光接收机组件、光放大噪声及其级联、色散调节技术、光纤传输系统设计、光纤传输系统性能评估。光通信网络的内容包含：通信网的拓扑结构和分类、准同步数字系统（PDH）、同步数字系统（SDH）、异步传输模式（ATM）、互联网协议、光纤通信网的管理/保护/恢复。全光网技术及其发展的内容包含：通信网络的发展过程、全光网络中的传输技术（WDM、OTDM、OCDMA和分组交换技术）、无源光网络（G-PON、E-PON、WDM-PON）、光传送网（G.709OTN）、自动交换光网络、全光网的网络管理、全光网的安全问题。对于每一种光纤网络技术，讲解内容包括这些光纤网络结构、功能、应用场合等，应尽量使用PPT的图片、动画进行讲解，PPT上要尽量避免文字上描述。该部分学时安排为12H。
第四部分，光纤与光纤通信系统测量。该部分主要介绍光纤通信工程实施、检测中一些常用的设备和仪器，在本门课程的实验教学中都要使用到这些设备，是培养光纤通信工程师的基础技能知识部分。该部分的内容包括：光功率计的使用、光纤几何参数的测量、光纤衰减测量、光纤色散测量、光纤偏正特性测量、光纤的机械特性和强度测量、光时域反射计（OTDR）的使用；光接收机灵敏度和动态范围的测量、光纤通信系统误码率和功率代价的测量、眼图及其测量、光谱分析仪、光纤通信系统的在线监测技术。其中，重点讲解光功率计、OTDR、眼图示波器、光谱分析仪等仪器设备的功能和使用方法。该部分学时安排为4H。
（二）光纤通信课程的实验教学
对于电子信息工程本科专业而言，毕竟培养的学生不属于光学工程或光电子技术领域的人才，而且电子信息工程专业本身都有很多属于自己专业的实验课程及课程设计，因此，笔者认为光纤通信技术课程的实验教学应根据该专业学生的理论基础和将来他们最可能需要的工程能力而设置。因而，笔者建议光纤通信课程的总学时设置为48学时，理论教学学时为32学时，7个实验的教学学时为16学r。
根据笔者10年来给电子信息工程专业本科学生讲授这门课的经验，认为具体的实验课程设置如下。
1.插入法测光纤的平均损耗系数。采用插入法测量待测光纤在1310nm和1550nm处的平均损耗系数。掌握插入法测量光纤损耗系数的原理，熟悉光纤多用表的使用方法。学时设置为2个课时。
2.光时域反射计（OTDR）测光纤链路特性。用光时域反射计测量光纤链路的平均损耗、接头损耗、光纤长度和故障点位置。了解光时域反射计工作原理及操作方法，学习用光时域反射计测量光纤平均损耗、接头损耗、光纤长度和故障点位置。学时设置为2个课时。
3.光波分复用（WDM）系统实验及其误码率测量构建1310nm/1550nm光纤波分复用系统并测试其误码率，了解光波分复用传输系统的工作原理和系统组成熟悉误码、误码率的概念及其测量方法。学时设置为2个课时。
4.数字光纤通信系统信号眼图测试。构建数字光纤通信系统并且用数字示波器观测系统的信号眼图，并从眼图中确定数字光纤通信系统的性能。了解眼图产生的基础，根据眼图测量数字通信系统性能的原理；学习通过数字示波器调试、观测眼图；掌握判别眼图质量的指标；熟练使用数字示波器和误码仪。学时设置为3个课时。
5.光纤切割与焊接技术演示实验。利用全自动熔接机向学生演示光纤熔接的全过程，了解光纤的结构和光纤电弧放电焊接原理；了解全自动焊接光纤的过程和使用方法。学时设置为2个课时。
6.光纤光栅光谱特性测试系统的设计实验。测量光环行器的插入损耗、隔离度、方向性、回波损耗参数；利用PC光谱仪、光环行器和光纤光栅设计光纤光栅光谱特性的测试系统；了解光环行器的工作原理和主要功能；了解光环行器性能参数的测试原理；了解光纤光栅的光谱特性；学习PC光谱仪的使用方法。学时设置为3个课时。
7.光带通滤波器的设计。测量光耦合器的插入损耗、分光比和附加损耗等参数；利用光耦合器或者光环行器和光纤光栅设计光带通滤波器。了解2X2光耦合器的工作原理，了解光耦合器各项参数的测试方法。学时设置为2个课时。
通过以上实验课程，能够使电子信息工程本科学生对光纤通信系统的基本器件、基本测量系统等有一个比较感观的认识，而且能够更加深刻地掌握它们工作的基本原理和基本特性，为将来在具体的工程设计及进一步深造中奠定基础。
三、结束语
光纤通信技术在国家的信息产业、国防工业中具有举足轻重的地位，电子信息技术与光学信息技术的结合也越来越紧密。对于当今的电子信息工程专业的学生而言，除了需要掌握本专业牢固的知识和技能以外，了解和掌握光纤通信技术的基础知识和相关的技术发展趋势也是必不可缺的。本文通过对电子信息工程专业特点和光纤通信课程内容的分析，讨论了该门课程与该专业的内在联系，分析其重要性，并根据笔者10年来在重庆理工大学电子信息工程专业讲授该门课程的经验，提出了本门课程在电子信息工程专业中的理论及实验的教学内容、教学重点、教学方法及课程设置等方面的一些意见和建议。
参考文献：
[1]高D.激光技术应用现状与分析[J].物理通报，2007，（11）：50-52.
[2]龙泉.光通信发展的回顾与展望电信网技术[J].2008，（2）：30-32.
[3]曲鹏.光纤通信技术的应用及展望[J].硅谷，2014，7（24）：2-2.
光电子学论文范文第9篇
Abstract： There is more emphasis on scientific research than teaching in current universities. In fact， teaching and research reinforceeach other. This article briefly analyzes the reasons why most universities focus on scientific research and underestimate teaching. Some methods on reinforcing teaching and research mutually are provided based on teaching of optoelectronics-related courses in Huaihai Institute of Technology. Initial teaching results show several methods on integrating scientific research into teaching can improve the training of the talents of the photoelectric information technology. Meanwhile， the teaching process has brought a lot of inspiration to the teachers' scientific research. To a certain extent， we obtain the improvement on scientific research and teaching at the same time.
关键词：教研相长；方法；例子；光电子类课程
Key words： reinforcing teaching and research mutually；methods；example；optoelectronics-related courses
中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）30-0172-02
0 引言
中国近代力学之父、著名的科学家钱伟长院士在谈论教学与科研的关系时说：“大学必须拆除教学与科研之间的高墙，教学没有科研做底蕴，就是一种没有观点的教育，没有灵魂的教育。”教学是科研的前提和基础条件，科研是提高教育质量和层次的关键，二者相互支撑、相辅相成。但是，当前对于大部分高校来说，教学和科研之间存在的主要问题在于过于重视科研。本文首先简单分析造成这种重科研、轻教学的原因，然后以淮海工学院电子工程学院的光电子类课程教学为例初步探讨教研相长的具体实现途径。相应的研究成果可以在其他工科专业教师中推广，以帮助他们在教学方面和科研方面都取得好的效果。
1 重科研、轻教学原因分析
目前造成大部分高校重科研、轻教学的原因是多方面的，大致可以总结为以下几点：
1.1 与大学教师所处的大环境有关
“目前社会上有很多人认为，我国高校和世界一流大学的差距主要是科研水平低、师资差。包括时下流行各种“高校排行榜”，也多以科研为主要指标”[1]，而教学的实际效果对于学校的综合排名则无足轻重。如，时下流行的“武书连2015中国734所大学教师学术水平排行榜”[2]。那些科研搞得好、综合排名靠前的高校，其知名度也高。在这种情况下，高校为了自身的生存与发展，学校投入大量人力、财力力争在科研上有所突破。作为高校一分子的大学教师自然也不可能置身世外。
1.2 与我国现行的职称评审制度有关
目前我国大学教师的职称评审，实际上主要依据的是科研， 包括有没有科研论文、论著，有没有科研立项和科研成果。如评讲师、副教授、教授要多少篇论文，什么级别的论文，论著要有多少字，什么级别的立项和成果等。教学在职称评审中虽然也受重视，作了许多规定，但大都显得笼统模糊，而且缺乏可操作性。教学水平的高低和教学效果的好坏对教师职称的评审几乎没有什么影响。
1.3 与学校的实际情况有关
有一部分教师，尤其是青年教师，几乎很少主持或参与科研工作，这在淮海工学院非常普遍。不参与科研工作则容易造成理论与实践脱节，除了不能提高自己的科研能力，也不利于教学能力和教学效果的提高[3]。这其中部分原因是由于这些教师教学任务繁重，还有一些承担行政工作；同时没有良好的科研团队，形不成一个良好的科研氛围，而不能提供有效的科研条件让他们从事科研工作。
上述几种情况造成科研与教学分离，更难做到相辅相成，共同进步。作为一名普通的高校教师，自然无法去改变整个社会的大环境，也无法撼动现有的职称评审制度，但从大学教师的自身职责来看，我们不仅需要承担教书育人的工作，还需要承担一定的科研任务。同时做好科研与教学是每一位高校教师的职责所在。因此教学和科研孰重孰轻，如何处理好教学工作和科研工作的关系以及如何把自己的科研和教学很好地结合，对于教师自身非常重要。
2 教研相长途径初步探索
本节从普通高校教师角度出发，探索如何处理好教学与科研之间的关系，如何把科学研究应用到教学实践，以做到教研相长。下面分别从专业建设、人才培养及教师的教学和科研能力提高三个方面，以淮海工学院电子工程学院光电子类课程教学为例探讨教学相长的方法和途径。
2.1 专业建设方面
目前淮海工学院电子工程学院的电子科学与技术、测控技术与仪器等专业仅有7年的历史，虽已初具规模，但课程体系与专业建设仍需进一步完善和优化。以光波为信息载体的检测、控制技术、仪器系统、精密测试等内容是电子科学与技术、仪器科学与技术学科中的重要内容。
根据相关专业领域教师的科研基础，本课题组首先对电子工程学院的光电子类课程（光电子技术基础、光电传感与检测技术、光纤通信技术等）实施了教改研究，包括课程体系与教学大纲完善，加深了理论与实践的结合，即将教师的科研新成果融入理论和实验教学，并利用教师科研条件进行直观教学，这样既培养了学生动手能力，也促进了学生对理论知识学习的兴趣。
如，电子工程学院建有自适应光学实验室，是相关任课教师的科研平台。自适应光学技术是一门可以让光波适应外界变化而被能动控制的技术，也可以理解为光学中的自动化技术，集科学性和工程性为一体。相关专业学生已经学习过自动控制原理，对常规的液位、流量等过程控制非常熟悉，但对“光波”这样一个看得见摸不着的物理现象该如何完成控制呢？学生们非常好奇。通过分批次带领相关专业学生亲自动手完成光电成像校正实验，学生既加深了对光信号传输、光电信息转换及光电检测等方面知识的理解，又巩固和拓展了以前学习的自动控制相关理论知识的应用，学习到了教材中没有学到的内容，进一步扩大了学生的知识面，学生反馈非常好。
对于一些不具备实验条件的重点实验内容，由于实验条件比较苛刻，部分光电现象在实际实验中不明显，难以观察；另外也因为实验仪器有限，学生无法通过实验观察到所有的实验现象。针对这种现状，利用了科研过程中获得的数值仿真能力，帮助学生实现虚拟实验。
2.2 人才培养方面
通过科研与教学的有机结合，提高高等学校的教学质量，从而培养出新形势下的“综合型、应用型”人才。注重因材施教，将学有所长的学生引入到教师的科研项目中。通过教学改革，重点突出相关专业中的光电检测方法、光电系统研制与工程应用的能力培养，强调学生实践动手能力与创新意识的培养，使之成为应用型和创新型高级人才。在这个过程当中，学生除了实践书本知识外，还能在科研小组中学会分工及团队协作，为将来攻读研究生或进入相关企业累积经验。
本课题组已承担和参与国家及省市级科研项目多项，通过光电检测和光电子技术课程的学习，已有相关专业的多名学生主动要求参与到教师的科研项目中来。喜欢编程的学生让他们完成实验平台的软件建设，喜欢摆弄光电子器件的学生让他们完成硬件平台的搭建，爱动脑筋的学生让他们直接参与到教师科研课题的实验，和相关教师一起分析实验中出现的问题并解决它们。通过相关科研项目的训练，将科研渗透到教学内容中，培养了学生的创新能力、创新精神以及科研素养。
在2013-2015期间，多名相关专业学生有了参与教师科研项目的经历之后，积极申报各级创新项目。目前，已有多个光电子之创新项目获得校内立项。同时，淮海工学院电子工程学院已有多名毕业生进入光电专业研究生阶段的学习，如太原理工大学物电学院、中国科学院光电技术研究所等，开始了他们人生新的篇章。
2.3 提升教师教学与科研能力方面
教师一方面通过专业知识学习、关注本领域最新研究成果来提高自身业务能力，又通过教学工作，学习最新研究成果并有意识地积累未知问题、认真思考教学过程中学生所提出的疑问，进一步激发科研热情，并帮助了科研选题。
教学内容的主体是“基本理论、基本知识、基本技能”，但是，课堂教学除了围绕基本理论和概念进行外，还要注重科研成果和科技最新发展动态的渗透。让学生了解学科前沿的概况及其发展动态，开阔视野，启迪思维，进一步拓宽学生的知识面。并且使学生能够认识到，基础知识不仅仅是概念理论和公式，更是实际应用中的产品和解决实践问题的手段，以此提高学生的学习兴趣，同时使学生更容易接受抽象的理论知识。
如，教师分别在每学期开始和结束时举办了激光和光电子领域的最新研究成果或相关专题讲座，既提升了自身的业务能力，又达到了教书育人的效果。开学初的专题讲座有助于引领学生对光电子技术领域的兴趣，讲座的内容从围绕人们把光波作为一种载波进行信息传递开始一直到现阶段的激光通信、激光武器等。讲座结束，学生对光电子技术充满了好奇，这为学生学好光电子课程打下了良好的基础。学期结束时专门对学生比较感兴趣的以及近期比较热门的激光3D打印技术从原理到应用及未来发展趋势进行了一次专题讲座，扩大了学生的视野。
又如，基于光电子类课程涵盖知识面广、理论与应用相结合的特点，针对一些典型知识点，为加深学生理解，设置专题讨论课，鼓励学生课前主动查找相关文献，让学生事先做好研讨准备，写好研讨提纲。在课堂上进行交流、讨论，培养学生的表达能力、思维能力、分析能力，让学生充分发表不同意见。学期过程中，这样的专题讨论课进行了2次，学生提出的问题给了相关教师的科研很大的启发。
专题讲座和讨论形式的授课方式深受学生欢迎，教学效果好，学生评教均在90分以上，学生深受其益。课题组教师通过上述教学活动充分认识到要通过高水平科学研究苦练真功夫，又要通过钻研教学规律来加强组织教学的能力，从而真正做到科学研究和教学育人互相促进。
3 结束语
“教研相长”虽是一个老话题，但目前社会大环境中面临的“重研轻教”现象使得我们有必要对这个老话题展开新的研究。如何加强教学与科研的联系、在科学研究中如何开展教学活动以使得科研成果能够支持教学改革、并使得教学与科研互相促进是每一个高校教师的职责。本文以淮海工学院电子工程学院光电子类课程教改为例，分别从专业课程建设、人才培养、教学和科研能力提升等方面初步探讨了实现教研相长的一般化途径。改革的结果表明以上为今后存在这方面困惑的青年教师提供有价值的参考。
参考文献：
[1]张志峰，杨婷.“重研轻教”不可取（关注“朱淼华现象”）[N].人民日报，2005-11-28（11）.
光电子学论文范文第10篇
关键词：激光物理；受激辐射；离子束反转
中国分类号：G633.7
20世纪中叶以后由于量子电子学的发展而出现了一个新的分支，以研究激光物理机制，探索新型激光器而形成了专门的科学，即激光物理。激光物理是20世纪量子理论、无线电电子学、微波波谱学以及固体物理学的综合产物，也是科学技术、理论与实践紧密结合的灿烂成果。激光物理的发展已经半个世纪有余，在这短短的时间里，激光物理不仅推动了近代物理的快速发展，同时也大大加快了各个学科的发展进程。
一、光量子理论的提出
光量子理论是爱因斯坦为了解释光电效应现象，受普朗克能量子理论启发而提出的。
l895年。德国实验物理学家维恩（W.Wien.1864-l928）在研究黑体辐射时，假设电磁辐射遵循麦克斯韦（J.C.Maxwell.l83l- l879）气体分子分布规律，推导出一个著名的辐射能量分布公式。但此式在频率较高、温度较低时，理论值与实验值比较符合，但在频率较低的长波区域，则理论值与实验值出现较大偏差。1900年，英国人瑞利（ Rayleig.1842-1919）在研究黑体辐射时，利用麦克斯韦的能量均分定律及电磁波辐射可能形成驻波理论提出另一个热辐射分布律，后经金斯（J.H.Jeans.l877-l946）修正成为瑞利-金斯公式，当频率较低时，瑞利一金斯公式理论值与实验结果比较符合。但当频率较高时，就与实验结果表现出很大的差异。为了解决这个问题，从1894年就把注意力转向黑体辐射的德国物理学家普朗克（M.Planck.1858-1947）在维恩与瑞利-金斯定律相应的热力学表达式之间进行内插，得到了新的辐射公式，与实验符合的很好。于是他提出一个以频率v振动的谐振子只能取v、2v、3v…这样分离的能级，他引入E=hv的能量子概念，这是谐振子能够吸收和发射的最小能量值，即谐振子的能量取不连续hv的整数倍的定值，不像经典理论所描述的连续任意的能量值。这样就圆满的解释了黑体辐射。
二、爱因斯坦受激辐射理论的提出
在普朗克的启发下，爱因斯坦在光量子概念的基础上解释了光电效应实验。所谓“光电效应”是指在光的照射下金属表面发射电子的现象。最早观察到光电效应的是德国物理学家赫兹（H.N.Hertz.1857-1894），1887年，他在进行电磁波实验时，注意到电极之间的放电，会受到光辐射影响。经过极其细致的观察和分析后，赫兹发表了题为《紫外光对放电的影响》一文，这是发现光电效应的最早记录。
爱因斯坦认为分子的分立能态的稳定分布是靠分子与辐射不断进行能量交换来维持的，即使在平衡条件下也会有分子与辐射场之间的能量交换所引起的涨落。并假定气体分子（普朗克谐振子）能态之间的跃迁是以三种基本作用进行的：（1）自发辐射，（2）受激吸收，（3）受激辐射。
自发辐射是指处于上能级的原子按一定的辐射跃迁定则向下能级跃迁并伴随着辐射出一个能量为 的光子。物质的这种发光过程是在没有任何外界作用的情况下完全自发和独立进行的。
受激吸收不是自发产生的，必须吸收外来光子才会发生，该过程的发生不仅与原子本身的性质有关，还与趋近它的光场和原子密度有关。
受激辐射是指处于上能级E2的原子，若有一频率满足 的外来光子趋近它，入射光子就能以一定得几率驱使原子从能级E2到能级E1，并释放出能量为 的光辐射，叠加到入射光场上。受激辐射产生的光子与引起这种辐射的原来光子的性质与状态完全相同，同属一个光子态，即具有相同的频率、方向和偏振态，对大量的光子而言，还可以证明他们的相位也是几乎相同的。
所以，由受激吸收与受激辐射的特点可以看出，当同样的光辐射作用在同一个原子体系时，受激吸收使原来的光辐射有所减弱，而受激辐射则使得原来的光辐射有所增强，两种过程同时存在，彼此互相竞争。当原子受激辐射过程占主导地位时，光通过原子体系后呈现放大现象。由此可见，受激辐射是产生激光的最基本过程。
三、离子束反转-产生激光的必要条件
爱因斯坦靠思维的洞察力，肯定了观测仪器尚未发现的受激辐射现象的存在。遗憾的是，对这个大胆的科学构想，并没有引起物理界的广泛注意，甚至还遭到了一些怀疑和批评。因为激光必须产生在激发的原子与辐射的相互过程中，产生的速率正比于光源中高能态的密度。然而，正常的能态分布是由玻耳兹曼分布决定的，在热平衡的条件下，处于两个能级E1和E2上的原子密度（单位体积中的原子数）N1和N2按能级分布的玻耳兹曼公式是： ，其中，T是热平衡时气体的绝对温度。所以，从上式可得，上能级的原子密度总是小于下能级的原子密度，上下能级间的能量差（E2-E1）越大，或者气体的温度越低，上能级的原子密度就越小。因此受激态E2原子在受激发射中所产生的光子未来得及辐射出去就已被大量基态E1原子吸收了，受激发射过程被同时发生的大量吸收过程完全淹没。要使受激发射压倒受激吸收，即使受激态E2能量原子密度大于基态能量E1，就必须使式子 反过来，即温度T就要取负值，实现离子束反转。
对科学结论如果没有科学的态度，一味盲目的听从、偏听偏信、不加分析、固执己见，则一切结论都将成为传统的偏见和顽固的保守主义，这对科学发展，和会进步都是有害无益的。所以，在科研工作中要始终保持冷静的头脑，相信科学、相信真理、不盲从权威和接受指导、学习别人的辩证关系，以充分发挥自己的特长。
参考文献
[1] 王较过， 郑荣平. 光量子理论的确立和发展[J]. 咸阳师范学院报，2005.
光电子学论文范文第11篇
异常的数据
最近，一个匈牙利的研究小组进行了一个实验，目的原本是寻找与暗物质相关的粒子。实验中，他们用一束强烈的质子束去轰击了薄薄的锂-7靶。在这过程中，锂-7会变为普通的铍-8，并同时放出正负电子对。但他们发现，观测到的电子对比理论预期要多。这个反常无法用传统的标准模型理论来解释。
不过，他们认为，如果存在一种新粒子，就可以解释实验数据。这个新粒子的能量约为1700万电子伏特，质量大致为电子质量的32.7倍，或质子质量的2%。由于这个新粒子比近几十年来所发现粒子的能量要低，因此，按理说物理学家本应该早已发现它。但是，现在才找到这个粒子，这是一件非常奇怪的事。
2016年1月，他们的在《物理评论快报》上了。虽然《物理评论快报》是世界上最具声望的物理学期刊，但是他们的论文并没得到多少关注，直到一个来自美国加州大学欧文分校的研究小组注意到了它。他们也认为，其结果似乎真的不能用标准模型来解释。
新的理论框架
为了解释匈牙利的数据，欧文分校的研究小组提出了一种新的理论。
当前，传统的物理学理论认为，自然界存在四种基本力，而他们的新理论包含了一种新的基本力，即所谓的“第五种力”。
是否真的存在第五种力，已经讨论了几十年了，物理学家始终没有得到确切的答案。另一方面，自然界的确存在一些不能用传统物理理论来解释的事物，比如说暗物质。
暗物质通常被认为是由一种单一稳定的、有质量的粒子构成的。物理学家还认为，除了引力以外，暗物质不与其他已知的力产生作用。也许，暗物质可能与某种未知的力产生相互作用，而普通物质却感受不到这种未知的力？
现在，有关这种未知的力的理论提出了很多。许多理论都假设了宇宙中存在一种暗光子，会与携带“暗电荷”的暗物质粒子发生作用。暗光子与光子类似，而光子会与携带电荷的普通粒子发生作用，其作用就是电磁力。不过它们之间存在着一个不同：光子的质量为零，但许多理论认为，暗光子是有质量的，它可以衰变为正负电子对。
匈牙利研究小组做实验最初的目的，就是为了寻找上面这个与暗物质相关的粒子。那么，他们真的找到了暗光子？
但欧文分校的研究小组认为，找到的新粒子不是暗光子，而是一种“疏质子”（protophobic）粒子，因为这可以更好地解释匈牙利的数据。疏质子英文的字面意思“害怕质子”，指的是它很少或从不与质子发生作用，但可以与中子发生作用。
这种新粒子不带电荷，可衰变为正负电子对。而且，它可以体验到一种未知的力，即第五种力，其作用范围约为12飞米，大致相当于质子大小的12倍。
欧文分校的研究小组表示，除了可解释匈牙利的结果，这种粒子似乎还可以解释其他实验里的一些反常数据。
是真是假？
这可能是真的吗？一些物理学家认为，欧文分校的研究小组提出的理论有点过于另类。
光电子学论文范文第12篇
Geometrical Charged-Particle Optics
2009
Hardcover
ISBN 9783540859154
H.H.罗斯著
本书是德国Springer丛书《光学科学》的第142卷。丛书的主编是美国佐治亚技术学院(Georgia Institute of Technology)的 W.T. Rhodes教授。本书是著者罗斯教授在德国达姆施塔特技术大学(Technische Universitt Darmstadt)多年教学的基础上写成的,也融入了他近年在劳伦斯-伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)讲授带电粒子光学课的内容。像差、曲轴系统以及像差校正方面的大部分内容来自著者本人几十年来的研究结果。
电子显微镜的像差校正技术在近年有较大的发展,本书详细地介绍了各种类型校正器的性质;包括一些未发表的有关多极系统的内容;一种新颖的分析计算程序,该程序用来测定无空间电荷效应的高斯光学和电子枪的像差;任意曲轴系统的计算程序;设计或优化一些特殊组件的方法,例如像差校正器、谱仪、能量过滤器、单色仪、离子阱、电子镜和阴极棱镜等;介绍了具有次埃级空间分辨率,0.1电子伏能量分辨率的新型电子组件的设计方法;在最后一章里,在相对论电子运动的范畴内,借助于新颖的协变式处理方法,探讨了电子在电磁场中的自旋运动和辐射效应。本书共14章,附137张插图:1.引言;2.电子的一般性质;3.静态电磁场的多极展开;4.高斯光学;5.颗粒运动的一般规律;6.粒子束的性质;7.路径的偏差;8.像差;9.像差的校正;10.电子镜;11.电子枪的光学;12.带电粒子的约束;13.单色仪及镜像能过滤器;14.相对论电子运动和自旋过程。书的末尾给出了参考文献目录、主题索引以及丛书的部分书目。
罗斯博士是德国达姆施塔特技术大学的退休教授。他的研究兴趣包括:理论电子光学,特别是电子显微镜中像差的校正、电子散射和成像的理论。他发表了200多篇论文,并是105项科学仪器或电子部件的专利发明人。他是美国显微镜学会、德国电子显微镜学会以及日本促进科学学会141委员会的成员。曾获得很多荣誉和奖励;1987年来他一直是中国交通大学的名誉教授;2008年他成为皇家学会成员。
本书的内容覆盖了现代几何带电粒子光学理论的各方面,也注重于介绍技术,使读者在阅读此书的同时还能自己动手进行电子光学设计和计算。本书可作为研究生的教科书,也适合于工作在电子光学仪器设计或光导系统设计领域的科学家。读者需要有较好的数学基础。
刘克玲,退休研究员
(中国科学院过程工程研究所)
光电子学论文范文第13篇
（安徽工程大学电气工程学院，安徽 芜湖 241000）
【摘 要】光电子产业作为21世纪具有代表性的主导产业之一，对当今世界科技发展起到巨大驱动力的作用。而《光电子技术》则是电子信息科学类专业的基础学科，本文从分析该课程在本科教学阶段的现状及存在的问题出发，通过剖析学生学习的状态及《光电子技术》在教学模式中存在的问题，把科学研究引入课堂，采用诱导式教学方法和多元化的考核评价标准，对《光电子技术》的教学模式进行创新性探索。实践表明这些教学探索极大程度的调动学生的学习热情，提高了《光电子技术》的教学效果。
关键词 光电子技术；教学方法；诱导式教学
基金项目：安徽工程大学引进人才项目（2013YQ002）
作者简介：张艳（1983—），女，汉族，博士，安徽工程大学电气工程学院，讲师。
0 引言
随着国家信息化建设的逐步深入，我国采取了一系列积极、稳妥、有效的措施促进电子信息技术产业高速、持续、健康的发展。从2002年开始国家计委组织实施光电产业化专项计划，光电专项产业化目标[1]是：（1）根据我国在光电子研究开发方面所具有的技术优势和资源特点，重点支持一批技术水平高、市场前景好的光电产品，实现产业技术升级，并尽快形成规模生产。（2）“十五”期间初步形成具有一定自有知识产权和产业优势的光电产业体系。通过对我国已有技术和资源优势并在国际市场有竞争力的光电子产品的重点支持，力争在“十五”期间使国内光电产业能够满足国内各行业的需要，并进入国际市场。（3）通过技术创新和项目建设的带动，扶持光电产业基地的形成。光电信息技术产业的迅速发展，使得具有光电信息技术知识背景的从业人员的需求逐年增加。作为培养专业人才的摇篮，近年来，很多高校相继开设了光电信息工程专业。它以培养可从事光学工程、光通信、图象与信息处理等技术领域的科学研究及相关领域的产品设计与制造、开发及应用等工作的应用型人才为目的。
而《光电子技术》作为光电信息工程专业的一门专业基础课，从了解光电子技术的发展和应用开始，通过学习光学基础知识，以光学系统的源、传输通道、信息加载、探测、信号处理、显示和存储为主线，引导学生系统、全面的学习光电子技术。通过本课程的学习应使学生对光电子技术中的基本概念、基本技术和基本器件有比较全面、系统的认识，培养学生分析和解决工程技术问题的能力，为进一步学习相关专业课打下基础。
本文从分析《光电子技术》课程在本科教学阶段的现状及存在的问题出发，通过剖析学生学习的状态及《光电子技术》在教学模式中存在的问题，把书本上的内容与当前光电信息产业的发展现状相结合，采用诱导式教学把科学研究引入课堂，对《光电子技术》的教学思路进行创新性探索。实践表明这些教学探测极大程度的调动学生的学习热情，提高了《光电子技术》的教学效果。
1 《光电子技术》的教学现状及问题
就《光电子技术》这门课程而言，由于教学内容的逻辑推导内容较多，要求以大学数学为基础，具备物理学，材料学，电路电子等多学科的知识和理论体系，导致部分学生对其缺乏兴趣，进而 影响到教学的效果。
尽管近年来，随着的电子设备走进课堂，授课方法也日趋多样，如、“现代化多媒体与传统板书”相结合的教学方法、“图片演示与实物展示”相结合的教学方法、“课堂讲授与小组讨论”相结合的教学方法等[2]。对传统意义上的教学模式进行了改革，如，讲解到激光原理与技术这一章节的时候，在课件中放上激光器以及激光光束的图片，把文字描述的内容以实实在在的实物图片展现在学生的眼前，加深了学生对知识点的理解和接受。这些教育教学方法的改革在很长的一段时间的确取得了很好的教学效果。
然而，随着的物联网技术的发展，现在的大学生可以从互联网上获取海量信息，仅仅是一副图，一个装置器件已经无法引起学生过多的关注。那么，如何吸引到学生的注意力，激发学生的学习兴趣，把《光电子技术基础》这门光电信息工程专业基础课讲解的生动，打开学生通往光电子技术领域的大门，为进一步学习相关专业课打下基础是我们亟需解决的问题。
2 诱导式教学方法
传统意义上的诱导式教学方法早在20世纪80年代被提出，其理论依据出自《论语-述而》：“不愤不启，不悱不发，举一隅不以三隅反，则不复也。”意思是只有当学生百思而不得其解时，教师才可以有选择的启发他，当学生心里明白但不知如何表达时再去开导他，如果学生不能举一反三，就先不要往下进行了。因而诱导式教学应当是“启发”和“引导”相结合，通过“启发”和“引导”学生，使得学生在有限的课堂教学时间内做到触类旁通，提高教学效率。
而大学教育赋予了“诱导式教学”新的含义，除具有传统意义上的诱导式教学的思想以外，还包含了用发展的眼光看待书本上的知识体系，把科学研究、最新的科技发明、科技产品引入课堂。就《光电子技术基础》这门课程而言，可以从光电产业的最新科研成果中提炼出与课本知识点相关联的的内容，通过光电产业的新发明，新应用吸引学生的注意力，在讲解这些发明或应用的过程中传授教学内容，激发学生的学习《光电子技术》的兴趣。以《光电子技术》[3]中“偏振——起偏——检偏”这一知识点为例，如果仅仅从书本上给出的概念出发讲解：（1）偏振指的是振动方向对于传播方向的不对称性；（2）自然光得到偏振光的过程称之为起偏，所用器件为起偏器；（3）检测某一光束是否为偏振光的过程称之为检偏，所用器件为检偏器。抑或在多媒体课件上放置光束起偏/检偏的图片，都不能起到很好的教学效果。为了吸引学生的注意力，激发学生对“光的传播”这一教课内容的兴趣和求知欲，同时扩展学生的知识面，可以从近阶段的热门话题个人全息手机(takee手机)引入，takee手机的亮点之一是可以使用户从各个角度都能感受到浮在屏幕上的全息立体3D效果，进而联系到学生身边的光电信息技术——3D电影，观众要戴上一副特制的眼镜，而这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片，由此把重点落到“偏振”这个知识点上，让学生在一个轻松的教学氛围中不仅学到了新知识，（下转第82页）（上接第86页）而且知道新知识的应用领域和当前发展的现状，扩宽了学生的知识面和眼界。
因此，大学课堂中的诱导式教学方法应该：（1）培养学生具有批判性思维；（2）具有科学的想象力；（3）具备自我塑造和发展能力。在此基础上，“以点带面”提高学生的创新能力和动手实践能力。
3 多元化的考核评价标准
北京航空航天大学校长前校长曹传钧教授在本科教学上，提出“讲一、练二、考三”的教学模式。指出学生的学习效果体现在：（1）知识面的宽窄；（2）学习，实践的经历；（3）自学的能力；（4）是否具备创造性思维和创造性能力，具有独立的见解等几个方面[4]。那么单纯的一张试卷，一次考试就不能够作为学生掌握知识的依据。
而《光电子技术基础》是理论与实践相结合的一门课程，这就要求其课程的考核评价标准应该具备多元化，多样性的要求。整个课程的考试分为三部分：（1）理论部分的考核：可以采取闭卷考试了解学生对基本概念，基本理论的掌握程度，或者把基本理论深入剖析，采用开卷考试的方式，考察学生运用书本知识分析问题的能力；（2）实验部分的考核：通过实验不仅能够加深学生对知识的掌握，实验本身更是对整个章节，甚至整个课程内容的一个体现，如电光调制实验，旨在让学生掌握晶体电光调制的原理和实验方法，但是该实验从激光发射出的光波经由起偏器，电光晶体，1/4波片，检偏器之后被光电探测器接收，通过信号处理，学生可以在示波器上观察到作用到电光晶体上的调制信号曲线和光电探测器解调后的信号曲线。而这么一套设备展现出来的就是一个完整的光电系统。学生在实验的过程中可以运用光电系统的知识搭建好实验线路，确定光路信号的走向，通过示波器显示的信号曲线分析实验过程中出现的问题，思考该问题出现的原因以及采用何种解决这些问题，从而考察了学生对于光电调制内容的掌握程度，促使学生从实践中意识到理论知识的重要性，提高学生分析问题解决问题的能力；（3）课程设计部分：课程设计旨在学生根据授课内容，通过自学扩大自己的知识面，结合日常生活中使用的光电子产品，培养学生科学的想象力和创新能力。整个成绩采用百分制的标准，三部分的分值分配以60%+15%+25%的形式评判学生对《光电子技术基础》的学习掌握程度。
通过对两届学生的采用诱导式教学和多元化考核评价的教学，其实践表明这些教学探索极大程度的调动学生的学习热情，提高了学生运用所学知识分析问题，解决问题的能力，培养了学生的动手能力和创新能力，达到了《光电子技术》的教学效果。
4 结束语
光是人们最为熟悉的现象之一，从17世纪关于光的本质的两大对立学说到21世纪的信息时代，光电信息技术已经渗透到人们日常生活之中，除了光电子技术专业的学生需要深入系统地学习《光电子技术》外，微电子技术、材料、电子科学与技术等专业的学生也需要了解光电的基本概念和基础知识。探索诱导式教学方法在《光电子技术》课程的新模式和多元化的考核评价标准，把光电基本概念和基础知识与当前光电信息产业的发展现状相结合，使学生较好地掌握所学知识，把握知识点的学术前沿，为学生的进一步学习和发展打下坚实的基础。
参考文献
［1］国家计委.国家计委组织实施光电子产业化专项计划[J].中电网,2002,2,28.
［2］于雪莲，顾国华.《光电子技术》教学方法的探讨[J].高教论坛,2009,9(9):77-78-81.
［3］朱京平.光电子技术基础[M].2版.科学出版社,2009.
光电子学论文范文第14篇
【关键词】光电子技术;教学方法;诱导式教学
Exploration and Innovation for Induction Teaching Method in the Course of “Photoelectron Technology”
ZHANG Yan
（College of Electrical Engineering， Anhui Polytechnic University， Wuhu Anhui 241000， China）
【Abstract】As one of the representative of leading industries of the 21st century， optoelectronic industry plays an important role with the development of science and technology. “Photoelectron technology” is one of the fundamental courses of the major electronic information science. This paper focuses on the problem of the course of Photoelectron technology in the undergraduate education， through introducing the scientific research into the course and using the induction teaching method and the diversified assessment standard to explore teaching mode of photoelectron technology. The practice shows that these explorations heavily increase students’ studying passion and improve the teaching effect of the optoelectronic technology.
【Key words】Photoelectron technology; Teaching method; Induction teaching
0 引言
随着国家信息化建设的逐步深入，我国采取了一系列积极、稳妥、有效的措施促进电子信息技术产业高速、持续、健康的发展。从2002年开始国家计委组织实施光电产业化专项计划，光电专项产业化目标[1]是：（1）根据我国在光电子研究开发方面所具有的技术优势和资源特点，重点支持一批技术水平高、市场前景好的光电产品，实现产业技术升级，并尽快形成规模生产。（2）“十五”期间初步形成具有一定自有知识产权和产业优势的光电产业体系。通过对我国已有技术和资源优势并在国际市场有竞争力的光电子产品的重点支持，力争在“十五”期间使国内光电产业能够满足国内各行业的需要，并进入国际市场。（3）通过技术创新和项目建设的带动，扶持光电产业基地的形成。光电信息技术产业的迅速发展，使得具有光电信息技术知识背景的从业人员的需求逐年增加。作为培养专业人才的摇篮，近年来，很多高校相继开设了光电信息工程专业。它以培养可从事光学工程、光通信、图象与信息处理等技术领域的科学研究及相关领域的产品设计与制造、开发及应用等工作的应用型人才为目的。
而《光电子技术》作为光电信息工程专业的一门专业基础课，从了解光电子技术的发展和应用开始，通过学习光学基础知识，以光学系统的源、传输通道、信息加载、探测、信号处理、显示和存储为主线，引导学生系统、全面的学习光电子技术。通过本课程的学习应使学生对光电子技术中的基本概念、基本技术和基本器件有比较全面、系统的认识，培养学生分析和解决工程技术问题的能力，为进一步学习相关专业课打下基础。
本文从分析《光电子技术》课程在本科教学阶段的现状及存在的问题出发，通过剖析学生学习的状态及《光电子技术》在教学模式中存在的问题，把书本上的内容与当前光电信息产业的发展现状相结合，采用诱导式教学把科学研究引入课堂，对《光电子技术》的教学思路进行创新性探索。实践表明这些教学探测极大程度的调动学生的学习热情，提高了《光电子技术》的教学效果。
1 《光电子技术》的教学现状及问题
就《光电子技术》这门课程而言，由于教学内容的逻辑推导内容较多，要求以大学数学为基础，具备物理学，材料学，电路电子等多学科的知识和理论体系，导致部分学生对其缺乏兴趣，进而 影响到教学的效果。
尽管近年来，随着的电子设备走进课堂，授课方法也日趋多样，如、“现代化多媒体与传统板书”相结合的教学方法、“图片演示与实物展示”相结合的教学方法、“课堂讲授与小组讨论”相结合的教学方法等[2]。对传统意义上的教学模式进行了改革，如，讲解到激光原理与技术这一章节的时候，在课件中放上激光器以及激光光束的图片，把文字描述的内容以实实在在的实物图片展现在学生的眼前，加深了学生对知识点的理解和接受。这些教育教学方法的改革在很长的一段时间的确取得了很好的教学效果。
然而，随着的物联网技术的发展，现在的大学生可以从互联网上获取海量信息，仅仅是一副图，一个装置器件已经无法引起学生过多的关注。那么，如何吸引到学生的注意力，激发学生的学习兴趣，把《光电子技术基础》这门光电信息工程专业基础课讲解的生动，打开学生通往光电子技术领域的大门，为进一步学习相关专业课打下基础是我们亟需解决的问题。
2 诱导式教学方法
传统意义上的诱导式教学方法早在20世纪80年代被提出，其理论依据出自《论语-述而》：“不愤不启，不悱不发，举一隅不以三隅反，则不复也。”意思是只有当学生百思而不得其解时，教师才可以有选择的启发他，当学生心里明白但不知如何表达时再去开导他，如果学生不能举一反三，就先不要往下进行了。因而诱导式教学应当是“启发”和“引导”相结合，通过“启发”和“引导”学生，使得学生在有限的课堂教学时间内做到触类旁通，提高教学效率。
而大学教育赋予了“诱导式教学”新的含义，除具有传统意义上的诱导式教学的思想以外，还包含了用发展的眼光看待书本上的知识体系，把科学研究、最新的科技发明、科技产品引入课堂。就《光电子技术基础》这门课程而言，可以从光电产业的最新科研成果中提炼出与课本知识点相关联的的内容，通过光电产业的新发明，新应用吸引学生的注意力，在讲解这些发明或应用的过程中传授教学内容，激发学生的学习《光电子技术》的兴趣。以《光电子技术》[3]中“偏振――起偏――检偏”这一知识点为例，如果仅仅从书本上给出的概念出发讲解：（1）偏振指的是振动方向对于传播方向的不对称性;（2）自然光得到偏振光的过程称之为起偏，所用器件为起偏器;（3）检测某一光束是否为偏振光的过程称之为检偏，所用器件为检偏器。抑或在多媒体课件上放置光束起偏/检偏的图片，都不能起到很好的教学效果。为了吸引学生的注意力，激发学生对“光的传播”这一教课内容的兴趣和求知欲，同时扩展学生的知识面，可以从近阶段的热门话题个人全息手机（takee手机）引入，takee手机的亮点之一是可以使用户从各个角度都能感受到浮在屏幕上的全息立体3D效果，进而联系到学生身边的光电信息技术――3D电影，观众要戴上一副特制的眼镜，而这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片，由此把重点落到“偏振”这个知识点上，让学生在一个轻松的教学氛围中不仅学到了新知识，而且知道新知识的应用领域和当前发展的现状，扩宽了学生的知识面和眼界。
因此，大学课堂中的诱导式教学方法应该：（1）培养学生具有批判性思维;（2）具有科学的想象力;（3）具备自我塑造和发展能力。在此基础上，“以点带面”提高学生的创新能力和动手实践能力。
3 多元化的考核评价标准
北京航空航天大学校长前校长曹传钧教授在本科教学上，提出“讲一、练二、考三”的教学模式。指出学生的学习效果体现在：（1）知识面的宽窄;（2）学习，实践的经历;（3）自学的能力;（4）是否具备创造性思维和创造性能力，具有独立的见解等几个方面[4]。那么单纯的一张试卷，一次考试就不能够作为学生掌握知识的依据。
而《光电子技术基础》是理论与实践相结合的一门课程，这就要求其课程的考核评价标准应该具备多元化，多样性的要求。整个课程的考试分为三部分：（1）理论部分的考核：可以采取闭卷考试了解学生对基本概念，基本理论的掌握程度，或者把基本理论深入剖析，采用开卷考试的方式，考察学生运用书本知识分析问题的能力;（2）实验部分的考核：通过实验不仅能够加深学生对知识的掌握，实验本身更是对整个章节，甚至整个课程内容的一个体现，如电光调制实验，旨在让学生掌握晶体电光调制的原理和实验方法，但是该实验从激光发射出的光波经由起偏器，电光晶体，1/4波片，检偏器之后被光电探测器接收，通过信号处理，学生可以在示波器上观察到作用到电光晶体上的调制信号曲线和光电探测器解调后的信号曲线。而这么一套设备展现出来的就是一个完整的光电系统。学生在实验的过程中可以运用光电系统的知识搭建好实验线路，确定光路信号的走向，通过示波器显示的信号曲线分析实验过程中出现的问题，思考该问题出现的原因以及采用何种解决这些问题，从而考察了学生对于光电调制内容的掌握程度，促使学生从实践中意识到理论知识的重要性，提高学生分析问题解决问题的能力;（3）课程设计部分：课程设计旨在学生根据授课内容，通过自学扩大自己的知识面，结合日常生活中使用的光电子产品，培养学生科学的想象力和创新能力。整个成绩采用百分制的标准，三部分的分值分配以60%+15%+25%的形式评判学生对《光电子技术基础》的学习掌握程度。
通过对两届学生的采用诱导式教学和多元化考核评价的教学，其实践表明这些教学探索极大程度的调动学生的学习热情，提高了学生运用所学知识分析问题，解决问题的能力，培养了学生的动手能力和创新能力，达到了《光电子技术》的教学效果。
4 结束语
光是人们最为熟悉的现象之一，从17世纪关于光的本质的两大对立学说到21世纪的信息时代，光电信息技术已经渗透到人们日常生活之中，除了光电子技术专业的学生需要深入系统地学习《光电子技术》外，微电子技术、材料、电子科学与技术等专业的学生也需要了解光电的基本概念和基础知识。探索诱导式教学方法在《光电子技术》课程的新模式和多元化的考核评价标准，把光电基本概念和基础知识与当前光电信息产业的发展现状相结合，使学生较好地掌握所学知识，把握知识点的学术前沿，为学生的进一步学习和发展打下坚实的基础。
【参考文献】
[1]国家计委.国家计委组织实施光电子产业化专项计划[J].中电网，2002，2，28.
[2]于雪莲，顾国华.《光电子技术》教学方法的探讨[J].高教论坛，2009，9（9）：77-78-81.
[3]朱京平.光电子技术基础[M].2版.科学出版社，2009.
[4]徐娟，宋继华，胡佳佳.初论“讲一、练二、考三”[J].计算机教育，2006，6：22-26.
光电子学论文范文第15篇
关键词：光电子技术 虚拟仪器LabVIEW 光电实验 教学改革
中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（a）-0067-01
光电子技术课程是一门理论和实践相结合的一门课程。但我们学院自从2003年开设光电子技术课程以来，由于因教学条件所限，该课程主要强调理论，实践教学内容很少，到目前为止还没有专门的光电子技术实验室。这种情况下或多或少会影响到学生对本课程内容的理解和应用。可见，我们学院的光电子技术课程教学改革势在必行，特别要把实验环节的教学提到日程上来。
1 改革理论课程
1.1 教学内容改革
光电子技术课程是我们学院光信息科学与技术专业和应用物理两个学科的专业课，最初选择的教材不太合适，经过两次调整，最终选定高教出版社张铁林主编的《光电子技术》的和科学出版社朱京平主编的《光电子技术基础》两本书作为我们的指定教材。光电子课程是我院光信息和应用物理两个专业的学位课，原来把两个专业设置的课程内容是完全一样的，但由于光信息开设了激光原理，所以教改中将这部分内容从光电子技术课程中删减掉，而应用物理专业由于开设了固体物理课程所以他们的光电子技术课程中晶体部分就不再讲解。
1.2 教学方法的改革
（1）提高教师自身能力和素质。要想把这门是理论与实践高度结合的课程落到实处，该专业的教师应主动吸收社会高水平的一线工程技术人员的经验，聘请优秀技术人员参与指导综合设计和创新实践活动，以此提高自身的素质。（2）建立以学生为中心的实践教学方法。以各类创新活动激发学生参与的主动性和积极性。注意将学生课外科技活动和教学体系结合起来，在学分承认下，既激发了学生学习和实践的积极性，又使科技活动取得了很好的效果。
2 引入虚拟实验教学
光电子技术是一门理论联系实践很强的一门课程。如果单单讲授理论而没能很好的配合实验和实践教学，最后学生学习的效果可想而知。遗憾的是由于经费有限，我们学院一直没能设立专门的光电子技术实验室。即使在光学实验中有涉猎光电的实验，但也都是一些非常简单的项目。基于以上情况，我们课题组进行了光电子技术虚拟实验教学的探索。这也是本次教学改革的重点。
2.1 虚拟实验平台的选择
所谓虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI），即将现有的计算机主流技术与革新的灵活易用的软件和高性能模块化硬件结合在一起，建立起功能强大又灵活易变的基于计算机的测试测量与控制系统[1]。近年来，世界各国的虚拟仪器公司开发了不少虚拟仪器开发平台软件，以便使用者利用这些仪器公司提供的开发平台软件组建自己的虚拟仪器或测试系统，并编制测试软件[2]。我们选用了国际上最早和最具影响的开发软件，即NI公司的LabVIEW软件和LabWindows/CVI开发软件。LabVIEW采用图形化编程方案，是非常实用的开发软件。除了编程方式不同，LabVIEW具有所有语言的特征，因此被称为G语言，即图形化语言。它与传统高级编程语言最大的差异在于编程的方式是图形编程方式即使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图[3]。
2.2 基于虚拟仪器LabVIEW的光电实验可行性分析
课题组已成功虚拟了光敏电阻、光电二极管、光电池、光电倍增管等光电仪器的主要特性。虽然目前还没建立一套完善的虚拟光电实验平台，还会涉及一些不同的光电实验，但所有实验所需的仪器虚拟仪器LabVIEW本身完全可以通过提供控件来实现，所涉及的关系式完全可以通过LabVIEW本身提供的函数编程来实现。可见，建立一套基于虚拟仪器LabVIEW的完善的虚拟光电实验平台是非常可行的。
2.3 虚拟仪器LabVIEW虚拟光电实验的一般步骤
（1）熟悉所选实验的原理与内容。（2）虚拟出实验所需仪器。每个实验所需仪器并不一样，这里就需要自己来虚拟，好的是LabVIEW中提供了丰富的控件。设计者可以从中选择自己所需的控件来作为实验仪器，如果LabVIEW本身所带的控件中没有合适的，那么还可以创建自定义控件来满足实验的需求。（3）设计实验操作界面。实验操作界面是用户进行实验的平台，所以设计时要尽量体现出人性化，使所设计的界面简洁、美观、实用。（4）在LabVIEW中根据需要进行编程。LabVIEW中提供了丰富的功能强大的函数。这为设计者的编程提供了很大的方便。（5）调试并优化所设计的虚拟实验平台。在完成以上四步后，接下来就要检验所设计的实验平台能否正常运作。如果存在问题，可以根据需要进行修改和优化。
3 改革考核标准
在改革教学内容、教学方法特别是引进虚拟实验的前提下，改革考核方法是顺理成章的事情。我们必须建立与教学改革先符合的健全的考核机制，采取良好灵活的考核方式。这样才能使我们这次的教改真正得到落实。考核方式可采取理论考试、实验制作、动手能力等，从多角度综合评判。同时，光电子设计竞赛选拔和该课程的教学考核结合起来，进一步激发学生的学习和创新热情。具体情况如下。
3.1 理论课的考核要求
平时考核：主要包括作业质量、回答问题、考勤等项目；半期考试：主要包括学到半期知识内容，考察基本概念和理论的掌握情况，培养学生重视平时学习的习惯；期末考核：采用闭卷考试，全方位考察所学内容。分值分配为：平时20%，期中考20%，期末考60%。
3.2 实验课的考核要求
利用虚拟实验不受时间和空间限制的优势，学生完全可以做到提前预习，这样就可以加入考核预习情况的一个环节。预习报告：考核实验前的准备工作；操作：考察学生动手能力；实验报告：考察学生对实验数据的处理情况以及对实验的新认识。具体的分值分配为：预习20%，操做50%，实验报告30%。
3.3 实践创新考核
由于我院把光电子技术课程设为光信息和应用物理两个专业的学位课程，最后满学分才准予毕业。所以课题组拟改革后把实践创新正式作为附加成绩加入考核成绩中，学生所设计的作品分部级获奖，省级获奖和校级获奖三个等级分别记学分为0.5、0.3、0.15。
4 结语
本次教改的目的是以理论有机结合实验进行的，在本科第五学期完成光电子技术课程的教学，所授内容分为六大模块，由浅入深，由简入繁，注意学科交叉，注意技术性、综合性与探索性之间的关系，知识结构合理，理论和实际紧密联系的课程。最终目的是让学生能受益于此全新的教学体系。
参考文献
[1] 李乐坚.激光扫描成像系统硬件电路的设计与实现[D].北京邮电大学，2011.
