时间：2023-05-30 10:46:46
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇光电效应，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
【教学时间】一课时。
【教学目标】
1.知识与技能
了解并识别光电效应现象。
能表述光电效应现象的规律。
了解光子的概念，会用光子说解释光电效应现象的规律。
理解光电效应方程。
粗略了解光电效应研究史实。
2.过程与方法
观察赫兹实验中的放电现象，体验发现的过程。
经历“探究光电效应规律”的过程，获得探究活动的体验。
尝试发现波动理论面对光电效应规律遇到的困难。
领略“观察、实验──提出假说──实验验证──新的假说……”的物理学研究方法。
3.情感态度与价值观
体验探究自然规律的艰辛与喜悦。
陶冶崇尚科学、仰慕科学家，欣赏物理学的奇妙与和谐的情愫。
学习科学家敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，培养判断有关信息是否科学的意识。
【教学用具】
1.实验装置赫兹实验装置;光电效应现象演示装置。
2.多媒体课件;资料文字;赫兹实验装置示意动画;研究光电效应实验示意动画;光电效应的波动说描述与光子说描述动画;密立根证实光电方程实验示意动画;普朗克、爱因斯坦、密立根资料图片动画;
【设计理念】本课教材蕴含着十分丰富的教学内容：在知识方面，本课作为后牛顿物理两大支柱之一──量子理论的入门，涉及量子物理最基础的内容，同时，还有着厚重的物理学科文化积淀，有物理学史、科学方法、辩证唯物主义思想、创新意识等人文精神教育的题材。教材在知识陈述上较为浅显直接，而关于这些知识的“背景”，则是相当丰满、承赋人文，为实施“科学的人文教育价值”提供了很大的空间。基于教材特点，本教案设计“以人为本”，突出从赫兹发现光电效应，勒纳德研究光电效应规律，爱因斯坦提出光子说解释光电效应规律，到密立根实验验证光电效应方程，物理学家们上下求索三十年的历程，在让学生学到量子论基础知识与基本技能、发展微观思维方法的同时，获得物理课程文化的浸润与陶冶，体现物理教育在个性品质、好奇求知、质疑创新、科学美及责任心等方面的价值导向。
本课总体设计思想是：课堂教学以光电效应三十年精彩历程为线索，通过充分展示围绕“光电效应”所发生的发现现象、研究规律、提出假说、实验验证这样一个科学发现过程，在科学过程展示中推出学科知识，渗透科学思想方法，借助多媒体课件播放、实验装置重现现象及教师解说，着力于撼动青年学生崇尚科学的情感，弘扬深厚的物理课程文化。
【教学过程】全课以下列四个标题作引导，按历史的发展顺序展开教学活动。
(动画显示课题后，教师引入主题)
引入本课要学习的光电效应，在量子理论的发展中有着特殊的意义。人类对光的本性的认识，到麦克斯韦提出光是一种电磁波，光的波动说似乎已完美无缺了。然而，就是在证实电磁波存在的过程中，人们发现了光具有粒子性的重大事实，这就是光电效应现象。光电效应及其规律的研究，使人类对物质世界的观念发生了变革：大自然在微观层次上是不连续的，即“量子化”的，而不是牛顿物理假设的在一切层次上都是连续的!光电效应最先由赫兹发现，他的学生勒纳德对光电效应的研究卓有成效并获1905年诺贝尔物理学奖，爱因斯坦提出光子论从理论上成功解决了光电效应面临的难题并因此获1921年诺贝尔物理学奖，美国物理学家密立根通过精确实验证实了爱因斯坦的理论，并获1923年诺贝尔物理学奖。光电效应的科学之光经众多物理学家前赴后继，三十年努力求索，在物理学史上成为绚丽夺目的篇章。让我们翻开这炫目的一页，沐浴科学的阳光吧!
(屏幕切换显示四个标题)
一、赫兹意外发现光电效应
介绍赫兹实验动画显示赫兹实验示意图如图1所示。1885年，赫兹用如图1所示的装置来证实电磁波的存在：电磁波发生器是在两根铜棒上各焊接一个磨光的黄铜球，另一端各连接一块正方形锌板，它们共轴放置，两球间留有一空隙，它们相当于一个电容器，与感应圈连接，构成了LC电路，感应圈使两黄铜球聚集大量电荷，从而在空隙间产生电火花，形成高频振荡电流，辐射高频电磁波。与这个回路相距一定距离有电磁波接收器，是用一根粗铜导线弯成一开口的圆环，开口端各焊一黄铜球，之间有可作微调的空隙，这个接收器实际上也是一个LC电路。调节间隙改变接收电路的固有频率可与发射过来的电磁波产生共振，从而在接收器的空隙间观察到电火花。
介绍赫兹的发现并演示利用电火花实验装置，赫兹测量了电磁波速、进行了研究电磁波的反射、聚焦、折射、衍射、干涉、偏振等各种波现象的实验，大量反复地实验不但证实了麦克斯韦电磁波理论，同时意外地发现了表明光具有粒子性的一个重要现象：当发射器间隙的火光被阻隔时，原来接收间隙的火花变暗(如图3所示)，而用其他任何火花的光照射到接收器铜球，也能促使间隙发生电火花，进一步研究发现这一现象中直接起作用的是火光中的紫外线，当火花的光照到间隙的负极时，作用最强，这种情况下接收器间隙发生的电火花实际上是紫外线的照射使一极铜球上飞出电子到另一极铜球所形成，赫兹称之为“紫外光对放电现象的效应”，也就是光电效应。
演示光电效应现象动画显示光电效应演示仪原理如图4所示，课堂演示，引导学生观察在紫外线照射下，电流计指示电路中出现了电流。
归纳什么是光电效应
(文字显示)
在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。
二、勒纳德研究光电效应现象的规律
引入赫兹的发现吸引了许多人去深入研究光电效应成因与规律，其中德国物理学家、赫兹的助手勒纳德的研究卓有成效。对光电效应的研究方向就是弄清其发生的条件。
介绍勒纳德实验研究原理动画显示勒纳德研究光电效应规律的实验装置如图5所示。当入射光照射到光洁的金属阴极K表面，就有光电子发射出来，若有光电子到达阳极A，电路中就有电流，所以可通过电流计了解用各种光照射阴极K以及对两极加不同电压时的光电流，从中摸索规律。
介绍勒纳德实验研究结果勒纳德通过实验总结出光电效应现象的重要规律：
(文字显示)
1.对各种金属都存在着极限频率和极限波长，低于极限频率的任何入射光强度再大、照射时间再长都不会发生光电效应。
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.只要入射光频率高于金属的极限频率，照到金属表面时光电子的发射几乎是瞬时的，不超过10-9s。
4.发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比。
光电效应规律性的演示用如图4所示的光电效应演示仪演示(1)用红光、蓝光照射锌板时，不会产生光电流;(2)用玻璃隔断紫外线时，光电流消失;(3)光电流达到饱和后，改变电压，光电流不变，改变入射光强度，光电流增大。
设问1.用光的电磁波理论如何解释光电效应的发生?
2.波动理论可以解释光电效应发生时的规律吗?
讨论与总结请全班同学议论，由学生尝试定性解释光电效应后，教师概括辅以如图6所示动画显示：光到达金属表面时，连续的电磁波能量分布在其表面，振动的电磁场不断地“摇晃”金属表面的电子，一些结合最松散的电子被摇下来。
由学生提出现有理论与观察事实的矛盾后，教师整理为两大困难，并以文字显示。
矛盾波动理论解释实验事实
之一
之二到达金属表面的光能量连续地分布，对某个电子只能吸收其中很少一部分，应有一段时间积累到足够的能量方能从金属表面挣脱。
光波的振幅表征光能量大小，强光对金属作用足够长时间，有足够能量应该可以使电子从金属表面挣脱。光电效应是否产生存在极限频率(波长)而与光强无关，光电子最大初动能也只与入射光频率成正相关。
若能发生光电效应，即使光很弱，也是瞬间发生的
三、爱因斯坦提出光子论圆满解释
引入观察与理论的互动就是科学，观察是科学进程的开端，观察激发思考导致理论以解释观察结果，而理论又在新的观察中受到检验、引发新的理论，对观察结果进行解释或统一。
原来的电磁波理论与光电效应的实验事实不相符合，促使人们改变认识，构建新的思想框架来解释观察结果。1905年，爱因斯坦用突破性的量子化思想对光电效应做出了现在为科学界普遍接受的解释。
介绍爱因斯坦光量子假说教师介绍普朗克对电磁波辐射所作的量子化假设：振动物体的能量只能取特定的一组允许值。这种思想在当时并没有引起人们多少注意，但爱因斯坦敏锐地捕捉了这一思想闪光，并彻底贯穿到光的辐射与吸收问题中。
教师介绍光子说，并显示文字内容：
在空间传播的光(的能量)不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，一份光子的能量E=hv。
用光子说对光电效应规律作解释用如图7所示动画辅助描述光子说下的光电效应：光子像下雨一样落在金属表面上，打出电子，就像机枪子弹从混凝土墙上打下混凝土块一样。
解释极限频率的存在;
解释光电效应的瞬时性;
给出逸出功概念，用光电效应方程
(屏幕展示)解释光电子最大初动能只与入射光频率正相关;
解释光电流的强度与入射光的强度成正比。
小结在爱因斯坦提出光子模型后，用来解释光电效应变得出奇地简单明了，今天，我们中学生运用光电方程计算光电效应已不是什么难题，但在上个世纪初，科学家对量子化的物理却极不适应，爱因斯坦的独创性、物理洞察力和对简洁解释的追求使他在忙碌的1905年发表了相对论，成功解释了光电效应，建树起近代物理学研究的两座丰碑。
四、密立根精确实验证实光电效应方程
引入至此，研究光电效应的科学活动并未完成，爱因斯坦的光子假设与光电方程作为假说──一种有根据的猜测，一种尝试性的未经确认的看法，要上升为理论，要为人们认同──当时对这一假说的怀疑超过了狭义相对论，甚至包括普朗克本人也持反对态度，还必须经受实验的检验。许多物理学家都想方设法用实验测量普朗克恒量h，验证光电效应方程。
简介密立根的工作一直对光子假设持有保留的美国物理学家密立根，设计了高精确度的实验装置如图8所示，经过十年的试验，不断解决一些技术难点，终于验证了光电方程的直线性，并测出普朗克恒量h=6.56×10-34j·s，在事实面前，密立根服从真理，宣布爱因斯坦假说得到证实。科学就是严峻的怀疑态度和对新思想的开放态度的混合，科学常常会发生这种情况：科学家说：“那的确是个好论据，我错了。”然后真的改变想法，扬弃旧观点，科学就是这样进步的。
全课总结本课学习，我们了解了光电效应现象，了解了进行科学活动的方法。光电效应把我们带进了量子化的物理学，光电效应告诉我们理解微观世界要有新的观念，光电效应引领了近代物理学的发展，对哲学、文化和技术的影响深远。让我们怀着对量子理论先驱们的崇敬心情，从科学回到生活。
播放音乐与三位物理学家资料画像，如图9所示。
[课件简介]本课件采用PowerPointXP-F1ashMX制作，充分发挥PowerPoint媒体展示功能与FIashMX的强大的动画功能。其制作过程如下：
当射光的频率v大于金属板的极限频率时，金属板上的电子就会逸出光电子，即发生光电效应(与光照时间无关)。入射光的频率越大，电子的初动能越大，爱因斯坦光电效应方程式:ek-hv-w逸。光电效应与经典物理学有几个区别，有自己的特点：
1、瞬时性：电子的逃逸是瞬时的。
2、是否逃逸与光的强度无关，只与频率有关。
3、不同的金属有不同的最大频率和逸出功。电子有动能Ek=hv-W（h为普朗克常量,W为逸出功）。
4、如果有光电子逃逸，那么光强越大，光电流越大（不能说成正比）。
（来源：文章屋网 ）
关键词：裸眼3D显示技术；光电效应；光电材料；激光；萤火虫效应
前言
随着人们生活品质的改善，对色彩和显示技术特别是3D显示技术提出了更高的要求。就目前3D显示技术中，总体分为了眼镜式3D技术以及裸眼式3D技术两大类，并以眼镜式3D技术的偏振式3D技术为主流[1]。但眼镜式3D技术具有严重的缺陷，就是光线经过偏振片过滤之后，亮度变暗，容易模糊不清；并且需要观看者配戴眼镜，这就给原本就佩戴了眼镜（如近视眼镜）的观看者带来了不便和十分糟糕的体验，达不到预期的欣赏效果。此时裸眼3D显示技术的探究就显得格外重要。
从立体视觉原理来分析，每只眼睛看到的图像会有细微的不同，根据人左右眼感光细胞的视差成像在视网膜上，大脑会将这些图像处理成立体视觉效果，而不是真正在物理空间上呈现3D立体特征。目前主流裸眼3D显示技术原理主要是这种基于双目视差的深度暗示[2]。特提出一种基于光电效应的激光“萤火虫效应”的裸眼3D显示方法，从新的角度探索3D显示技术。
1 理论分析
根据人眼细胞的感光频率，光按照是否可见，分为可见光和不可见光。二者的频率范围不同。研究真正物理空间上呈现3D立体特征，需要解决的基本问题是按照各个物体的结构显示，那么就需要在具体的物体空间内有可见光进入人眼，而且要符合物体的基本结构。
由于光在介质材料中传播，其频率不变，不能将不可见光转变为可见光，那么在显示空间内外都是可见光，无法显示空间物体的基本结构，所以不能直接使用可见光。但是如果采用不可见的激光，并在传播中与介质材料发生光电效应现象[3]。发生电子跃迁，光子逸出，使光子在合适的可见光频率范围内，达到将不可见光转变为可见光。再对可见光进行显示控制，使其能够在空间内显示出物体，这种方法称为“萤火虫效应”。
“萤火虫效应”是指假设空间内有无数按规则排列整齐的萤火虫，根据物体的结构特征规则，按规则点亮该空间内的萤火虫，而规则外的萤火虫则不点亮；萤火虫时亮时暗，利用人眼的视觉暂留，由此而显示出物体结构特征。根据该效应，光电介质材料是空间内按照规则排列整齐的萤火虫；激光的光电效应产生光子就是点亮萤火虫，而显示出物体结构特征就是按照规则发射出激光。因为光电效应的发生是不需要时间，发出激光则点亮，激光停止则瞬间熄灭，所以只要控制好激光发射的时间和位置就可以在空间内显示物体。
为了提高显示效果，像素的分辨率是一项重要指标[4]。那么在“萤火虫效应”原理下，一只萤火虫，或者说一个光电效应所逸出的光子，就对应一个像素点。以目前技术标准，达到高清1080P画质，其分辨率为1920×1080PPI，每英寸的像素数为207万。像素点大小约为3214百万个/平方米，即激光点大小和出光口大小为3214百万分之一m2，同时要求光电材料的敏感度为7.56万分之一m，约为1.3×10-5m，达到了微米级别。具体空间内的像素点越小，则分辨率越高，显示效果就越好，那么同时对激光点大小和光电材料的敏感度的要求也越高。
2 单、双面激光源显示模型对比
如图1所示，对排列整齐的光电材料的位置关系建立空间直角坐标系，某个位置点的坐标为（x1，y1，z1），单面激光源中与该位置点对应的激光点坐标为（x1，y1，0）。
在单面激光源下，要点亮坐标（x1，y1，z1），发生光电效应，需要（x1，y1，0）点的激光源发出激光。但是若Z方向上的光电材料各点的激发特性一致，在（xi，yi，0）点的激光源发出激光后，OZ方向上所有
所以需要在Z方向上光电材料各点的激发特性不一致，其激发频率随Z的坐标呈现函数关系f=f（Zi），该函数关系最好是线性的，而且要求其分辨率达到微米级别。由此，（xi，yi，0）点的激光源发出激光的频率也符合该函数关系f=f（Zi）。
矩阵向量Z=[Z1，Z2，Z3，……，Zn]，该向量上的点亮规则矩阵G=[a1，a2，a3，……，an]，其中a1，a2，a3，……，an的取值为0或1。所以矩阵向量Z上的点是否点亮取决于ZGT=[a1Z1，a2Z2，a3Z3，……，anZn]，若ai取0，则aiZi=0，表示Zi不点亮；ai取1，则aiZi=Zi，表示Zi点亮。综上，根据ZGT=[a1Z1，a2Z2，a3Z3，……，anZn]内的取值，激光发射频率f为ZGT矩阵内各个元素对应频率f（aiZi）的混合叠加。
同理，如图2所示，光电材料的位置关系建立空间直角坐标系。某个位置的坐标（x2，y2，z2） ，而面激光源1中的坐标为（0，y1，z1），面激光源2中的坐标为（x2，y2，0）。
在双面激光源下，要点亮坐标（x2i，y2i，z2i）发生光电效应，需要（0，y1i，z1i）、（x2i，y2i，0）两点的激光源同时发出激光。因此即使光电材料激发特性的一致，也能点亮坐标（x2i，y2i，z2i）。但是，由单面激光源可知，因为光电材料的各点激发特性一致，激光频率给定不变。一个
所以要求只有在（0，y1，z1）、（x2，y2，0）两点的激光源同时发出激光才能点亮坐标（x2i，y2i，z2i），这就要求光电材料具有双点激发性。
单、双面光源优缺点比较：单面光源只需要一面激光源，其功率小，更加节能；但需要激光点发出的激光频率符合函数f（Zi），并且需要同一激光点发出多个频率的激光，即多个函数值；同时对光电材料也要求符合这一频率函数的激发特性，这二者要求难以到达。双面光源不需要变频激光，其频率为定值，容易实现；但两面激光源，其消耗功率大，是同等条件下单面光源的两倍；它要求两点同时发出激光，而且要求光电材料只有在两点光源的汇交点时，才会被激发。
由此可知，用面激光点点亮立体点，从二维平面点到三维立体点，终究会有一个方向上的信息，不足。只有补充这个方向上的信息才可以点亮特定点。这个信息可以依据光电材料的特性设定，例如上述的激发频率、双点激发性，甚至还可以是温度。这就对激光技术研发和寻找光电材料提出了新的要求。
3 结束语
文章从新的角度探索裸眼3D显示技术，摒弃了目前主流的双目视差的深度暗示，而是在物理空间上真实呈现3D立体特征。提出了一种基于光电效应的激光裸眼3D显示方法和“萤火虫效应”的概念。该方法提出了单、双面光源“萤火虫效应”的模型，并进行了点亮“萤火虫”的规则研究。阐述了各自模型对激光和光电材料在微米级别的制造要求和特性要求，以及各自的优缺点。
参考文献
[1]张兴，郑成武，李宁，等.液晶材料与3D显示[J].液晶与显示，2012（4）：448-455.
[2]王琼华.3D显示技术与器件[M].北京：科学出版社，2011.
[3]王庆有.光电技术（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2008.
[4]王嘉辉.邓玉桃.苏剑邦，等.全高清裸眼3D显示效果的评价与测量[J].液晶与显示，2013（5）：805-809.
作者简介：杨超（1992-），男，湖北黄梅，学士学位，本科，机械电子工程专业。
【关键词】光的散射 康普顿效应 光电效应 爱因斯坦光子说 狭义相对论 遵循相对论能量——动量守恒定律
1.康普顿效应
光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射（scattering of light）。美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应（Compton effect）。在原子物理学中，康普顿散射，或称康普顿效应，是指当X射线或伽马射线的光子跟物质相互作用，因失去能量而导致波长变长的现象。相应的还存在逆康普顿效应——光子获得能量引起波长变短，这一波长变化的幅度被称为康普顿偏移。
康普顿效应通常只指物质电子云与光子的相互作用，但还有物质原子核与光子的相互作用——核康普顿效应存在。
康普顿效应首先在1923年由美国华盛顿大学物理学家康普顿观察到，并在随后的几年间由他的研究生吴有训（1897-1977）进一步证实。康普顿因发现此效应而获得1927年的诺贝尔物理学奖。
光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应（photoelectric effect）。
光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有之外还有动量。
在引入光子概念之后，康普顿散射可以得到如下解释：电子与光子发生弹性碰撞，电子获得光子的一部分能量而反弹，失去部分能量的光子则从另一方向飞出，整个过程中总动量守恒。
康普顿散射可以在任何物质中发生.当光子从光子源发出，射入散射物质（一般指金属）时，主要是与电子发生作用。如果光子的能量相当低（与电子束缚能同数量级），则主要产生光电效应，原子吸收光子而产生电离.如果光子的能量相当大（远超过电子的束缚能）时，则我们可以认为光子对自由电子发生散射，而产生康普顿效应。如果光子能量极其大（>1.022兆电子伏特）则足以轰击原子核而生成一对粒子：电子和正电子，这个现象被称为成对产生。
2.康普顿频移公式
康普顿本人引用爱因斯坦光子说和狭义相对论来解释这一现象，并依据能量守恒定律和动量守恒定律推导得出散射光波长的变化值λ 的公式（康普顿频移公式）：
λ=λ-λ0=hmc（1-cosθ）=2hmcsin2θ2
其中λ为散射光波长的变换值，λ0为碰撞前光子波长，λ为碰撞后光子波长，h为普朗克常数， m为电子质量，c为光速，θ为光子散射角（碰撞前后的路径夹角）。
推导如下：电子与光子发生弹性碰撞，电子获得光子的一部分能量而反弹，失去部分能量的光子则从另一方向飞出（如图所示），整个过程中总能量守恒、总动量守恒。
这就是康普顿频移公式。
3.光电效应与康普顿效应区别
光电效应与康普顿效应的物理本质是相同的，都是个别光子与个别电子的相互用，但二者有明显差别。其一，入射光的波长不同。入射光若为可见光或紫外光，表现为光电效应；若入射光是X光，则表现为康普顿效应。其二，光子和电子相互作用的微观机制不同。在光电效应中，电子吸收光了的全部能量，从金属中射出，在这个过程中只满足能量守恒定律；而康普顿散射是光子与电子作弹性碰撞，遵循相对论能量——动量守恒定律。
一般说来，当光子的能量与电子的束缚能同数量级时，主要表现为光电效应；当光子能量远大于电子的束缚能量，主要表现为康普顿效应。用不同波长的光入射，光子与电子作用的微观机制不同正体现了事物的多样性，符合辩证唯物主义的“量变到质变”的哲学思想。
参考文献
一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。每小题至少一个答案正确,选不全得3分)
1.(2012·上海高考)根据爱因斯坦的“光子说”可知 ()
A.“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”
B.光的波长越大,光子的能量越小
C.一束单色光的能量可以连续变化
D.只有光子数很多时,光才具有粒子性
2.(2013·长沙模拟)光电效应实验中,下列表述正确的是 ()
A.光照时间越长光电流越大
B.入射光足够强就可以有光电流
C.遏止电压与入射光的频率有关
D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子
3.(2013·银川模拟)在光电效应实验中,某同学用同一实验装置在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线,则 ()
A.乙光的频率大于甲光的频率
B.甲光的波长大于丙光的波长
C.丙光的光子能量大于甲光的光子能量
D.乙光对应的光电子初动能小于丙光对应的光电子初动能
4.如图所示,弧光灯发出的光经一狭缝后,在锌板上形成明暗相间的条纹,与锌板相连的验电器的铝箔张角增大,则此实验可以说明 ()
A.光能发生衍射
B.光具有波粒二象性
C.验电器的铝箔原来带负电
D.从锌板上逸出带电粒子
5.对α粒子散射实验,下列描述正确的是 ()
A.绝大多数α粒子穿过金箔时都会明显改变运动方向
B.少数α粒子穿过金箔时会被反向弹回
C.散射角度大的α粒子受原子核的作用力也大
D.无论散射角度大小,α粒子的机械能总是守恒的
6.当用具有1.87eV能量的光子照射n=3激发态的氢原子时 ()
A.氢原子不会吸收这个光子
B.氢原子吸收该光子后被电离,电离后电子的动能为0.36 eV
C.氢原子吸收该光子后被电离,电离后电子的动能为零
D.氢原子吸收该光子后不会被电离
7.(2013·北碚模拟)对于原子光谱,下列说法正确的是 ()
A.原子光谱是不连续的
B.由于原子都是由原子核和电子组成的,所以各种原子的光谱是相同的
C.各种元素原子的结构不同,所以各种原子的光谱也是不同的
D.分析物质发出的光谱,可以鉴别物质中含哪种元素
8.如图所示,大量氢原子处于能级n=4的激发态,当它们向各较低能级跃迁时,对于多种可能的跃迁,下面说法中正确的是 ()
A.最多只能放出4种不同频率的光子
B.从n=4能级跃迁到n=1能级放出的光子频率
C.从n=4能级跃迁到n=1能级放出的光子频率最小
D.从n=4能级跃迁到n=3能级放出的光子频率等于从n=2能级跃迁到n=1能级放出的光子频率
9.(2013·大庆模拟)关于原子结构和原子核,下列说法中正确的是 ()
A.利用α粒子散射实验可以估算原子核的半径
B.利用α粒子散射实验可以估算核外电子的运动半径
C.原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验
D.处于激发态的氢原子放出光子后,核外电子运动的动能将增大
10.(2013·长沙模拟)如图所示为氢原子的能级图。若在气体放电管中,处于基态的氢原子受到能量为12.8eV的高速电子轰击而跃迁到激发态,在这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中 ()
A.最多能辐射出10种不同频率的光子
B.最多能辐射出6种不同频率的光子
C.能辐射出的波长最长的光子是从n=5跃迁到n=4能级时放出的
D.能辐射出的波长最长的光子是从n=4跃迁到n=3能级时放出的
二、计算题(本大题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
11.(15分)真空中金属板M、N相距为d,当用波长为λ的光照射N板时,电路中的电流为I,设电子的电荷量为e,质量为m,真空中光速为c。
(1)求每秒到达M板的电子数。
(2)当垂直于纸面再加一匀强磁场,且磁感应强度为B时,电路中的电流恰好为零,求从N板逸出的光电子的初动能和N板的逸出功。
12.(能力挑战题)(15分)已知氢原子在n=1时的能量E1=-13.6eV,电子的轨道半径r1=0.53×10-10m,求:
(1)电子在第三条轨道即n=3时的动能和势能各是多少?
(2)原子从n=3跃迁到n=1时辐射出光子的频率多大?波长是多大?
答案解析
1.【解析】选B。“光子说”并不否认光的波动性,从本质上有别于“粒子说”,A错;由光子的能量E=hν可知,光的波长越大,频率越小,故光子的能量越小,B对;根据光子说,光的能量是不连续的,C错;光子数越多,光的波动性越明显,光的粒子性越不明显,D错。
2.【解析】选C、D。由光电效应规律可知,在能够发生光电效应的情况下,光电流大小与入射光的强度有关,故A、B均错。入射光的频率决定入射光能量的大小,只有入射光的频率大于极限频率才能产生光电子,遏止电压与入射光的频率有关,故C、D均正确。
【变式备选】(2013·信阳模拟)关于光电效应,下列说法正确的是 ()
A.某种频率的光照射金属发生光电效应,若增加入射光的强度,则单位时间内发射的光电子数增加
B.光电子的动能只与入射光的频率有关,与入射光的强弱无关
C.当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应
D.一般需要用光照射金属几分钟到几十分钟才能产生光电效应
【解析】选A、B、C。某种频率的光会发生光电效应,若增加入射光的强度,即增加入射光的光子数,则发生光电效应时单位时间内产生的光电子数将增加,故A正确。由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W可知,光电子的动能只与入射光的频率有关,与入射光的强弱无关,故B正确。任何一种金属都有截止频率存在,低于截止频率的光照射对应金属,不能发生光电效应,故C正确。发生光电效应时,一个电子只能吸收一个光子的能量,不需要能量的积累过程,故D错。
3.【解析】选A、B、C。由爱因斯坦的光电效应方程和遏止电压可得关系式:eU=
hν-W,结合题目图像可知,乙光和丙光的频率相等,大于甲光的频率,故A正确。由E=hν知,丙光的光子能量大于甲光的光子能量,故C正确。由于甲光频率小于丙光频率,则甲光波长大于丙光波长,故B正确。由爱因斯坦光电效应方程Ek=
hν-W可知,由于乙光的频率等于丙光的频率,所以乙光光电子的初动能等于丙光光电子的初动能,因此D错。
4.【解析】选A、B、D。使锌板发生光电效应说明光具有粒子性,在锌板上发生衍射说明光具有波动性,故A、B、D正确。发生光电效应使锌板带正电,验电器的铝箔张角变大,说明锌板原来带正电,故C错。
5.【解析】选C。α粒子散射实验的现象:绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,少数α粒子发生了偏转,并且有极少数α粒子偏转角超过了90°,有的甚至被弹回,偏转角几乎达到180°,因电场力做了功,α粒子的机械能不守恒,故A、B、D错,C正确。
6.【解析】选B。氢原子在n=3具有的能量为-1.51 eV,它只要获得1.51 eV的能量就能电离,现用1.87eV能量的光子照射,它电离后多余的能量转化为动能,即动能为1.87 eV-1.51 eV=0.36 eV,故A、C、D错,B正确。
7.【解析】选A、C、D。原子光谱是由一些不连续的亮线组成的,故A正确。由于每种元素的原子内部的电子运动情况不同,它们发出的光谱就不同,故B错。各种元素原子的原子结构不同,每种元素的原子只能发出具有本身特征的光,故C、D正确。
8.【解析】选B。根据玻尔原子理论的跃迁假设有ΔE=hν,则ν=,由此式知,能级差越大,放出的光子的频率越大,故C错,B正确。大量处于能级n=4的氢原子向低能级跃迁时发出光子的频率数为=6种,故A错。由于从n=4跃迁到n=3
的能级差不等于从n=2跃迁到n=1的能级差,根据ν=可知,D错。
9.【解析】选A、D。根据α粒子散射实验,可估算出原子核的直径约为10-15～10-14m,但核外电子的运动半径不确定,故A对B错。玻尔理论能很好地解释氢原子光谱的实验,故C错。处于激发态的氢原子放出光子后向低能级跃迁,核外电子运动半径减小,由F向=m=k可分析出电子动能增大,故D正确。
10.【解析】选B、D。氢原子从基态跃迁到n=4的能级需要吸收ΔE=-0.85eV-
(-13.6 eV)=12.75 eV的能量,氢原子从与电子碰撞中吸收12.8eV的能量,把其中的12.75 eV的能量用以从基态跃迁到n=4的状态,把剩余的0.05eV能量作为氢原子的动能,处于n=4的一群氢原子向低能级跃迁时发出=6种频率的光子,故A错,B正确。由前面分析可知,氢原子不能跃迁到n=5的能级,故C错。由
ΔE=hν=h,得λ=,从此式可知,从n=4跃迁到n=3的能量差ΔE最小,辐射出光的波长最长,故D正确。
11.【解析】(1)设每秒到达M板的电子数为n,由电流的定义有:I=ne
则:n= (2分)
(2)由光电效应原理可知,从N板逸出的光电子的动能和速度方向各不相同,加上磁场后,只要平行于N板且动能的电子不能到达M板,则在其他方向上无论动能多大的电子均不能到达M板,此时,电路中的电流恰好为0,设具有初动能的电子速率为v,则:
轨道半径为r= (2分)
由牛顿第二定律有:evB=m (2分)
解得:v= (2分)
故电子的初动能Ekm=mv2= (2分)
根据光电效应方程,设N板的逸出功为W,则有:
h=W+Ekm (2分)
解得:W=h-Ekm=h- (3分)
答案：(1) (2) h-
12.【解析】(1)由rn=n2r1 (1分)
得:r3=32r1=4.77×10-10m (1分)
又由En=
得:E3=-eV
=-1.51eV
=-2.416×10-19J (2分)
核外电子绕核做匀速圆周运动所需要的向心力由原子对电子的库仑力提供,即
k=m (2分)
由此得电子在n=3轨道上的动能
Ek3=mv2==2.415×10-19J (2分)
则电子在n=3轨道上时的势能为
Ep3=E3-Ek3=-4.831×10-19J (1分)
(2)由hν=E3-E1 (2分)
变形得:
ν=
=2.91×1015Hz (2分)
则λ==1.03×10-7m (2分)
答案：(1)2.415×10-19J -4.831×10-19J
(2)2.91×1015Hz 1.03×10-7m
【总结提升】玻尔原子模型中遵循的经典物理规律
【关键词】光电科技 通信 能源 光电跟踪测量 系统
由光的作用产生的电叫光电，是以光电子学为基础，综合利用光学、精密机械、电子学和计算机技术解决各种工程应用课题的技术学科。其信息载体正在由电磁波段扩展到光波段，从而使光电科学与光机电一体化技术的运用扩展至光信息获取、传输、处理、记录、存储、显示和传感等的光电信息产业方向。
目前，关于光电领域的技术应用主要集中在精密检测与光学成像方面。以光子计算机为理想代表的光波应用是光电最吸引人的地方，但是要达到这一目标，还需时日。
一、光电涉及的范围
光电行业在近展的涉及面也逐渐扩大，其中，在光通讯、激光、光电显示、光学、太阳能光伏、电子工程、物流网等领域发展的比较明显，并逐渐向更广的空间渗透。
二、光电效应
光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。一般来说，金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子。光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长，与光强度无关。事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎都是瞬时的，不超过十的负九次方秒。因此，光是由与波长有关的严格规定的能量单位（即光子或光量子）所组成。光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现，对发展量子理论起了根本性作用，在光的照射下，使物体中的电子脱出的现象叫做光电效应（Photoelectric effect）。
光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏打效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。
光电效应里，电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射出，与光照方向无关，光是电磁波，但是光是高频震荡的正交电磁场，振幅很小，不会对电子射出方向产生影响。
三、光电跟踪测量
光电科技是结合光学、电子与电机的尖端科技，近十年来技术突破发展迅速，随着产品不断的推陈出新，其应用层面扩展至通讯、信息、生化、医疗、能源、民生等工业，光电产业已成为众所瞩目的明星产业，未来随着光电在通讯、网络、多媒体等扮演核心技术角色，可以预见21世纪将是光电的世纪。
光电测量系统是采用光学原理采集飞行目标信息，经处理得到所需的弹道参数与目标特性参数，并获取飞行实况图像资料的专用测量系统，是导弹测控系统的重要组成部分。
光电跟踪测量系统主要包括两大部分：跟踪系统和光电测量系统。但是由于对系统的作用和功能要求不同，不同种类的光电跟踪测量系统，其组成不同，即使是同一种类的光电跟踪测量系统，由于用途不同，要完成的测量任务的差别，其组成也会有所差异。
四、光电跟踪系统的发展
光电跟踪测量系统，在导弹和航天器的试验中，已成为有多种功能和高精度的跟踪测量手段，国外的导弹航天靶场很重视靶场光电跟踪测量系统的建设和发展，其设备的型号品种多、数量多、测量精度高、更新换代快，使用的光波波段有紫外、可见光、红外；测量平台除了陆基光电跟踪测量设备外，还有舰载的、机载的、星载的；作用距离有近程几百米、几千米的，远程几百千米到上千千米，还有几万千米光电深空监视系统等。
据20世纪70年代初统计，美国太平洋导弹靶场的光电跟踪测量设备有近100台（其中电影经纬仪23台、电影望远镜3台、机动光学跟踪架11台、高速摄影机及其他类型光电跟踪测量设备60多台）。大西洋导弹靶场的光电跟踪测量设备也不少，仅次于太平洋导弹靶场。白沙导弹靶场是世界上光电跟踪测量设备配置最好的靶场之一，光电跟踪站达110多个。
在跟踪运动目标能力方面，国外靶场光电跟踪测量系统的提法上与国内有所不同，一般只有跟踪角逮度、角加速度和跟踪精度；而不区分工作角速度、工作角加速度与最大角速度、最大角加速度。
我国早期的靶场光测仪器是KT-50电影经纬仪（苏联造），以及20世纪50年代末我国自行研制生产的第一台光电经纬仪，电影经纬仪，目前它们在靶场光测仪器中已被淘汰。最近几年来，根据导弹航天飞行试验的需求，我国研制了多种系列的光电跟踪测量设备，并对早期研制的光电跟踪测量设备进行了更新改造和完善提高，可基本满足飞行试验任务的需要。我国自行研制的靶场光电跟踪测量设备，其总体性能和主要技术指标与国外同类产品相当，并具有一定的特色。但在精密跟踪、自适应技术应用、激光雷达、远距离目标探测、目标物理特性测量技术及其自动化程度等方面还有一定的差距。今后需要加强这方面的预先研究和试验，加速新技术和新测量体制在光电跟踪测量设备中的应用，研制更好、更先进的靶场光电跟踪测量设备。
综上所述，今后光电跟踪测量系统应向自动化、智能化、数字化、高测量精度、高可靠性、远距离实时测量方向发展。
参考文献：
[1]刘文耀，等，光电图像处理[M].北京：电子工业出版社，2010.
[2]余明，陀螺稳定光电跟踪平台伺服控制系统研究[D].计算机技术与运用；2011.
[3]严洁.光电跟踪系统信息处理技术研究[D].西安：西安电子科技大学；2006..
[4]李楷，姚红萍，光电跟踪仪目标捕获过程控制技术研究[J].激光与红外，2009.
1.电子
1897年，汤姆生（J．J．Thomsoni）用测量荷质比e/m的办法发现了电子，被称为电子之父。
2.自由电子
电子一般根据它的运动特征可以分为三种，一种是在金属内受原子核束缚的电子，这种电子是最不自由的，一般不称为自由电子；一种是在金属内不受原子核的束缚，但受到金属导体的束缚，出不了导体，这类电子我们常称之为自由电子，但是这类电子并不是真正自由的电子，仍需在金属导体内；还有一种电子是在真空中的电子，这种电子才是真正的自由电子。
3.光电子
光电子就是金属中的自由电子接受光子的能量从金属中飞出到真空中的真正自由电子。光电子带负电。
4.能量子
1900年，物理学家普朗克研究关于辐射问题的观点：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，1ε或2ε、3ε、4ε、…。当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子（energy quantum）。物理学后来的发展表明，普朗克在1900年把能量子引人物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一。因此，这一年不仅是日历上一个新世纪的开始，而且是物理学一个新纪元的开始。能量子被称为超越牛顿的发现。18年之后，普朗克为此获得了诺贝尔物理学奖。
5.光子
最早认识到能量子意义的是年轻的爱因斯坦，他在1905年发表厂《关于光的产生和转化的一个试探性观点》一文。他表示，普朗克关于辐射问题的崭新观点还不够彻底，仅仅认为电磁波在吸收和辐射时才显示出不连续性，这还不够，实际上电磁辐射本身就是不连续的，也就是说，光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为v的光的能量子为hv，h为普朗克常量。这些能量子称为光子。也正是这一年，爱因斯坦创立了狭义相对论。爱因斯坦也由于发现了光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。
6.γ光子
γ射线是波长很短的光子，能量很高。每个光子均以同样的速度c（光速）运动。实验发现，当原子处于激发态时，即使没有外来的光波照射，原子也能自发地跃迁到较低能级，同时辐射出一个光子，这种过程称为自发跃迁或自发辐射。事实上，在几千摄氏度的温度下，原子发光主要来自自发辐射，而原子核的自发跃迁则产生γ射线。从原子内部能够射出这样高能的粒子，这也使科学家们意识到原子核是一个能量的宝库。
7.光电效应
光和其他物质发生相互作用时，基元过程通常表现为光子―电子作用或光子―原子作用，某些金属受到光的照射后，能够发射出电子，形成电流，这就是光电效应。
（1）光电效应中出来的电子获得了光子的能量，不计获得动量。因为在光电效应中一般照射的光子的能量是几个电子伏特，而金属的逸出功的能量也是几个电子伏特，两者能量在同一数量级，所以在作用时光子的动量就给了金属本身宏观物体，不考虑给电子的动量。而金属本身是宏观物体，对于光子给金属本身的动量后的宏观体现就不计了。
（2）康普顿效应一般是用x波段做实验的，因为光子的能量比逸出功要大3―4个数量级，所以逸出功对于光子的能量可以忽略不计，那么光子的动量就全给了电子等实物粒子，并且电子的动量可以用动量守恒计算出来。
（3）分析光电效应实验中，光电流随两极间电压的变化关系，要向学生说明并非所有的光电子都具有由公式：mv=hv-W所确定的同一初动能，实验证明绝大部分光电子的初动能都小于这个值。为什么即使是相同频率的光于也会产生初动能不同的光电子呢?从光电子发射机理上讲，在光照射下固体向真空发射的电子，既可以是自由电子，又可以是束缚电子。这些电子既可以来自距固体和真空界面只有几个原子的范围内，又可以来自比这厚得多的范围，只要电子具有足以从固体逸出的能量。这样，由于光子不仅从固体表面，而且从不同深处激发出电子，这些电子从不同深处向表面迁移的过程中，其运动的方向和路程又各不相同，因而它们消耗的能量也各不相同。同时，固体的能量理论也指出：固体中的大量电子均处在不同的能态之中，就是自由电子，其占有某一能级的机率也由费米分布函数所确定。根据能量的转化和守恒定律，一般情况下光电子的初动能应为：=hv+E-A。式中E正为电子受激前具有的能量，A为光电子从受激处运动到表面并逸出表面总共消耗的能量。正因为各电子的E和A有差别，它们吸收同样的光子也会有各不相同的初动能。只有那些具有最高能量Eo（对金属可认为就是费米能量）、逸出过程中消耗了最少能量Ao（就在表面且垂直飞出）的就是逸出功，电子才具有最大初动能，此时，Eo-Ao=W。对那些在费米能量以下（E＜Eo），离表面较深处（A＞Ao）的电子来说，吸收ν=νo的光子就难以逸出了。这时，如果吸收，ν＞νo的光子后，仍不能逸出，或能逸出的较少，或逸出时的初动能较小，那么，吸收大于ν的光子后将可能逸出或能逸出的较多或逸出时的初动能较大些。毫无疑问，入射光频率的提高将使电子受激后的总能量变大。这不仅使光电子逸出时的初动能普遍较大，其效果还增大了原来距表面较深处电子的逸出几率。可见，入射光的频率对光电子数的影响非常显著，因而量子效率随入射光频率的提高将大大增加。得出这一结论，正是尊重并剖析“相同频率的光子也会产生初动能不同的光电子”这一实验事实的必然结果。
8.原子跃迁
玻尔的频率条件告诉我们，在通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的。在原子中，当原子吸收外界能量后处于激发态，而激发态的原子是不稳定的。实验发现，当原子处于激发态时，即使没有外来的光波照射，原子也能自发地跃迁到较低能级，同时辐射出一个光子。光子以速度c（光速）运动。这种过程称为自发跃迁或自发辐射。事实上，原子发光主要来自自发辐射，并且光子的能量等于跃迁轨道之间的能级差。当大量原子处于不同激发态向基态跃迁时，可能发射的光的频率也是不同的。
9.光电效应与原子跃迁区别
（1）光电效应有三条实验规律：存在着饱和电流，存在着遏止电压和截止频率，光电效应具有瞬时性。原子跃迁也有三条基本假设：轨道量子化，定态假设，跃迁假设。
（2）光电效应的照射光频率与原子跃迁辐射出光的频率产生机理都是原子外层电子受激发产生的。
（3）光电效应表现为光子―电子作用，光照射金属轰击出电子。而原子跃迁是电子从一个稳定状态跃迁到另一个能量较低的稳定状态，则在此状态跃迁过程中，电子将发光（辐射出光子）。这两个物理过程似乎相反，但不是可逆过程。因此教师在教学中要加以区分。
10.原子跃迁与原子核的跃迁区别
当原子处于激发态时，即使没有外来的光波照射，原子也能自发地跃迁到较低能级，同时辐射出一个光子。这种过程称为自发跃迁或自发辐射。事实上，在几千摄氏度的温度下，原子发光主要来自自发辐射。原子跃迁产生最大频率是伦琴射线。原子核的自发跃迁是原子核的衰变，原子核的自发跃迁能产生α射线（α-yay）、β射线（β-yay）、γ射线（γ-yay）。
因此我们在教学中应该用严谨的科学言语传授于学生，让学生有好的科学素养和严谨习惯。不仅要全面地考虑问题，而且要考虑较深层次的问题，否则就会误导学生。只有学生准确全面理解物理概念和物理规律后，才能辨析似是而非的问题。
参考文献：
［1］钱伯初.量子力学.高等教育出版社，2006.
［2］普通高中课程标准实验教科书・物理.人民教育出版社，2007.
【关键词】光电传感器;信息检测;光电效应
现代信息科学是伴随着信息时代的到来而产生的新兴学科，随着社会经济和科技水平的不断发展，各种工业生产的自动化水平不断提高、系统集成的复杂性不断增加，需要获取的信息量越来越多，传感器技术作为信息检测的重要基础技术也在不断的发展，已渗透到工业生产、日常生活、医学诊断、环境保护等各个领域。
光电传感器是利用光敏器件的光电效应实现光电信号转换，从而达到有效信号获取的一种信息检测元件;通常由光源、接收通道、光敏器件、电路处理部件四部分组成。光电传感器通过监测光强、光照度、辐射测温等光量特征来实现对零件外形尺寸、表面粗糙度、运动特性等信息的检测，具有感应灵敏、分辨率高、反应速度快等优点。随着微电子技术的发展，微型电路板及芯片集成的不断应用，使得光电传感器的电路处理部分日趋成熟，体积小、功耗低且可靠性高，因而广泛应用于信息自动检测领域。
1.光电传感器的原理
光电效应是指光照射到物体上后，光子能量被电子吸收导致其状态发生变化而产生电效应的现象，一般有外光电效应、光导效应、光生伏特效应。若电子因吸收光子能量而克服束缚脱离物体表面而进入外界空间，从而改变材料的导电性，这种现象称为外光电效应。基于外光电效应的传感器是一种小型的电子设备，能够检测出接受到的光强的变化。在早期的应用中，光电传感器可以用来检测物体的存在，通过将光聚焦，通过接收通道入射到真空管放大器上，通过简单的电路信号处理、阈值判别实现信息的检测，这就是光电传感器的早期原型。原理图如图1所示。
图1 光电传感器原理图
由此可见，光电传感器是借助光源将被测量的变化转换或等效为光信号的变化，光信号经接收通道汇聚到光敏元件上，经光电效应变换为电信号，通过对电信号的处理实现有效信息的检测。
2.光电信息自动检测技术的特点及应用现状
2.1 特点
分辨率高。光电传感器的光学接收通道可通过高度集成设计使入射光束高效汇聚或通过特殊的光学材料设计灵敏的光学系统，实现高分辨率。从而可实现微小细节的检测和高灵敏运动特性的捕捉、跟踪。
可实现非接触检测。因光电传感器利用光源为输入信号和媒介进行信息的采集和检测，可实现无机械接触检测，不会对被检目标和传感器本身造成损伤。
信息容量大。随着信息科学技术的发展和产品设计的高度集成，光电传感器可通过光源数据融合和频谱细分实现对待检测目标的多方位信息检测。
应用范围广。基于光电的信息检测技术因其成熟的技术和高可靠性、低功耗的光电元件而得到了广泛的应用，在工业控制、环境、医疗、军用及民用等各个领域都有成熟的产品。
2.2 现状
近年来，随着光电传感器在各领域的广泛应用，其特点和优点也在不断的充分展现，其应用领域也在不断拓展。在民用上，光电传感器已与我们的生活密不可分，比如传真机、复印机、扫描仪等;在军事应用上，则主要包括水下探测、航空监测、空间测量等。在国外，西方国家研究应用较为成熟，其中邦纳公司拥有当今世界上最完善的光电传感器产品流水线;而在20世纪90年代，日本电气等15家公司也研发出了多款民用的光电传感器。国内光电传感器在民用领域起步也相对较早，截止到目前，已经形成了研究、生产和应用体系，产品和研发成果在各个领域得到应用，在石油高温、高压等非接触类传感检测系统等应用中已涌现出与国际接轨的先进研究成果;相比发达国家而言，国内的技术水平和工程化能力仍存在较大差距，这主要体现在成熟的货架产品和产业化生产上，传统传感器更新换代较慢、微型化发展不足，在集成化、智能化方面与国外差距较大。
3.应用实例
基于光电传感器的信息自动检测技术的将光学技术和现代电子技术相结合，扩展了人类的视觉能力，使被感知的波长由可见光扩展到了整个常用波段，在工业自动化生产过程在线检测、日常生活的公共设施、医疗用温度计液压计及各种检测仪等方面都得到了较为成熟的应用。
3.1 光电探纬仪
光电探纬仪又称光电式纬线探测器是一种广泛应用于喷气织机上的光电传感器，主要用于在喷气织机正常工作过程中自动对纬线是否断线进行实时检测。其原理为：在织机正常工作时，探测器的红外射线管主动发出红外光，当纬线前进时在喷气的影响下，红外光经过纬线反射，很容易被光电池迅速感应。如果光电池没有感应信号，这表明纬线已经断裂。
由于纬线非常细，又是通过摆动前进，易形成光的漫反射和背景杂散光，对光电池接收回波的处理及有效信号的提取提出了较高的要求，探纬仪一般要求有较高的分别率及探测灵敏度。
3.2 条形码扫描笔
扫描条形码时，扫描笔主动发射红光，当笔头在条形码上移动时，如果遇到黑色的线条则发光二极管的光线会被黑色线条所吸收，此时光敏三极管不会接收到反射光，从而呈现出高阻抗，处于截止状态;如果遇到白色间隔时，则发光二极管发出的光线能够被三极管接收，因产生光电效应而导通;黑白相间的条纹产生典型的脉冲信号，在整个条形码扫描完成后形成独特的脉冲序列，脉冲序列经过计算机的处理及库存信息匹配可以迅速给出所需信息。
条形码扫描技术已在超市购物、真伪验证等方面得到了广泛的应用，给人们的生活带来了极大的便利。如图2所示。
图2 条形码扫描
3.3 光电测速仪
用调制盘与待测转轴一起联动，将转速变化等效为光通量的变化，再经光电传感器转换为电信号，通过检测电信号的规律变化即可实现对转速的实时监控。如图3所示。被测转轴上装有调制盘，调制盘的一侧设置发光光源，另一侧设置光电器件。调制盘随转轴转动，当光线通过小孔或齿缝时，光电器件就产生一个电脉冲。转轴连续转动，光电传感器就产生一列与转速及调制盘上的孔数正成正比的脉冲序列，在孔数一定时，脉冲数就和转速整正比，脉冲经放大整形电路处理送数字频率计显示。
图3 光电测速仪
4.光电信息自动检测技术的发展趋势
4.1 传感器的发展方向
微电子技术和芯片集成设计技术的成熟和工程化应用能力的提升给传感器的发展提供了有力的支持，光电传感器因其结构简单、可靠性高、功耗低等优势，逐渐向小型化、集成化、多功能化及智能化方向发展。主要表现在以下几个方面：（1）开发新型传感器：随着应用领域的不断拓展和科技化程度的提高，对光电传感器新的使用需求剧增，加强新型传感器的原理研究、实验验证，不断推陈出新已成大势所趋。（2）开发新材料：传感器功能性能指标的提升需求，也推动的材料方面的发展，从单材料到复合材料、原子（分子）型材料人工合成、智能材料的应用等成为提升传感器本身性能的必由之路，也成为今后的发展方向之一。（3）新技术、新工艺的应用：科技的变革推动了技术、工艺的创新，对传统的传感器设计、加工制造提出了全新的挑战，只有不断加强对新技术、新工艺的研究和工程化应用，才能在竞争中立于不败之地。
4.2 信息检测技术的发展趋势
随着光电传感器的不断发展，基于光电传感器的信息检测技术也在向着高精度、微型化、综合化及职能化的方向发展，简要阐述如下：（1）高精度：随着产品功能性能指标的不断提升，相应的检测精度要求向高精度方向发展，纳米、单光子等高精度光电测量技术是今后的发展热点;（2）微型化：随着核心的电子元器件、电路向高集成化发展，基于微型光电传感器的信息检测也朝着小型、快速的微型光、机、电一体化方向发展;（3）综合化：产品的复杂性及高度集成性要求检测功能向综合性、多参数、多维测量等多元方向发展;（4）智能化：智能化发展已成为当今科技的发展潮流，光电跟踪、扫描等智能技术也在不断的成熟、完善。
5.总结
光电传感器在各行业已得到广泛应用，随着现代信息科学的不断发展，光电相关的新材料、新技术也在不断的涌现，还有很多等待着我们去发展、探究。基于光电传感器的信息自动检测技术的应用已经给我们工作、生活带来了很大的便利，同时也促进了社会进步和科技的发展。我们有理由相信，光电传感器及其相关的信息检测技术不断创新、发展必将为当今信息时代的科技进步带来崭新的活力与动力。
参考文献
[1]耿楠.光电传感器在变电站通信控制系统中的应用[J].中国高新技术企业，2013（8）：25-26.
[2]任海萍.光电传感器的应用与发展[J].科技风，2011（1）：197-198.
[3]胡天骄.浅议光电传感器的应用与发展[J].中国电子商务，2012（2）：135-136.
[4]徐伟.光电传感器的研究与应用[J].科技创新导报，2010（12）.
[5]谢忠志，胡慧之.光电传感器的应用[J].装备制造，2009（09）.
[6]陈津.传感器技术应用综述及发展趋势探讨[J].科技创新导报，2008（10）.
[7]张燕，曾光宇.光电式传感器的应用与发展[J].科技情报开发与经济，2006（13）.
[8]颜晓河，董玲娇，苏绍兴.光电传感器的发展及其应用[J].电子工业专用设备，2006（01）.
[9]张国才.光电传感器的应用与发展趋势[J].科技信息（学术研究），2008（32）.
【关键词】普朗克常数；光电效应；origin软件
1.引言
物理实验是理工科院校学生进行科学实验训练的一门基础课程，通过物理实验课程可以提高学生观察和分析实验现象的科学实验能力，掌握物理量的测量方法，加深对物理学原理的理解。普朗克常数约为h=6.626×10-34 J・s，它的存在划分了经典物理与量子物理，并在宏观世界和微观世界之间架起了桥梁[1]，因此测定普朗克常数是近代物理中不可缺少的一项实验内容。通过普朗克常数测定实验，可以了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。它的实验数据一般采用坐标纸手工作图求直线斜率来处理，也可以利用最小二乘法来处理。
随着科技的发展，大量的实验数据和图像都可以通过计算机应用软件进行分析和处理。Origin就是一款应用广泛的数据分析和图像绘制工具软件，它由OriginLab公司所研发，简单易学、操作灵活、功能强大，既可以满足一般用户的制图要求，也可以满足高级用户数据分析、函数拟合的需求[2，3]。利用Origin软件辅助处理物理实验数据，可以减轻学生复杂计算和作图的负担，提高实验教学效果，而且为学生后续数据处理能力的培养奠定了基础。
本文以“普朗克常数测定”实验为例，介绍Origin软件在物理实验数据处理中的基本应用，使用Origin软件能够快速、精准地处理与分析实验数据。
2.普朗克常数测定实验
2.1 实验原理
入射光照射到光电管阴极K上，金属中的电子能够吸收整个光子的能量从而克服金属表面的吸引力逸出金属表面，剩余的能量就成为电子离开金属表面后的动能。根据能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：，其中A为金属的逸出功，为光电子获得的初始动能。金属产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移构成光电流，通过改变外加电压，可以测出光电流的大小。由于逸出的光电子具有一定的动能，即使阳极电位低于阴极电位，仍会有光电流产生。当阳极的负电位增大到某一值时，使动能最大的光电子刚好不能克服减速电场到达阳极，光电流降为零，此时满足关系式，其中称为截止电压。结合光电效应方程，可以得到。它表明截止电压是频率的线性函数，直线斜率。只要通过实验测得不同入射光频率所对应的截止电压，求出直线斜率，就可算出普朗克常数。
2.2 实验过程
实验采用ZKY-GD-4智能光电效应实验仪，首先将汞灯预热20分钟，调整光电管与汞灯的距离为40 cm，“电流量程”开关处于10-13A档，“伏安特性/截止电压测试”状态键为截止电压测试状态。在测试前需要调零，然后进行调零确认。将直径4 mm的光阑及365.0 nm的滤色片装在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖采用“手动”模式进行测量，记录电流为零时对应的UAK的绝对值即截止电压。依次换上404.7 nm，435.8 nm，546.1 nm和577.0 nm的滤色片重复测量。
2.3 实验数据
本实验原始数据来源于教师的备课，如表1所示。
3. Origin软件处理实验数据
打开Origin8.0，点击菜单栏中的File命令，选择Newworkbook，程序会新建一个Book1，把波长和截止电压数据分别输入到A（X）和B（Y）列中。为了作出截止电压随入射光频率变化的关系曲线，需要把波长值转化成频率数值。根据，选中A（X）列并点击右键，在下拉菜单中选择Set Column Values，此时会弹出一个对话框，输入Col（A）=3e8/Col（A），然后点击OK，A（X）列的光波长值就转化成了对应的光频率数值。全部选中这两列数据，单击右键选择PlotSymbolScatter，就出现了如图1所示的数据点，它只是简单的把实验原始数据用点表示出来，可见这些点并不完全在一条直线上。选择菜单命令AnalysisFittingFit Linear，打开线性拟合对话框，点击OK，即可完成对散点的线性拟合[2]，图2中的直线即为线性拟合曲线。从图中可以看出，只有最初的两个数据点与线性拟合直线稍有偏离，其它数据点与拟合直线符合很好。
Origin软件也会直接将拟合参数显示出来，如表2所示。从表中可见，拟合直线的斜率 J・s/C，由此可求得普朗克常数J・s。与普朗克常数的标准值相比，相对误差
测量的相对误差较小，在误差允许的范围内，测量结果比较理想。
4.结论
本文以普朗克常数测定实验为例，介绍了如何利用Origin软件作图与分析处理实验数据。Origin软件的功能非常强大，所介绍的只是Origin最简单最普遍的应用。图线绘制和拟合的功能能够提高学生处理实验数据的兴趣，使学生从繁杂的数据计算过程中解脱出来同时避免了手工作图及计算造成的误差，将精力集中在对物理原理的理解上，达到了快速、准确地处理实验数据的目的。Origin软件的优势尤其体现在大量实验数据的处理上，因此非常有必要推广它在物理实验中的应用。
参考文献：
[1]张郡亮. 普朗克常数及其物理意义[J]. 大学时代，2006，（10）：87-88.
[2]谢祖芳. 用Origin处理溶液表面张力实验数据[J]. 中国现代教育装备，2007，（3）：50-51.
[3]丁雨薇，沙乐乐，张润等. Origin软件在物理实验数据处理中的应用[J]. 实验室科学，2011，14（1）：95-96.
[4]方安平，叶卫平. Origin8.0实用指南[M]. 北京： 机械工业出版社，2009.
关键词：测井 岩性 密度
前言
核测井技术是当前测井技术中极其重要的一种，其主要通过放射性射线与物质的相互作用所体现出来的差异进行各种不同地质的岩性和密度的判定，并根据所得到的测量数据分析岩石的成份及其含量。岩性密度测井方法主要采用的就是核测井技术，是当前公认的可以快速分析地质岩性和密度的有效方法之一。
一、岩性密度测井物理原理
岩性密度测井应用的主要原理是康普顿效应以及光电效应，其中岩性根据光电效应进行测量，密度根据康普顿效应进行测量。岩性密度测井主要是利用放射性射线与岩石层以及空隙流体物质的相互作用，使放射性射线的强度以及能量发生变化，以此来判定和分析地质参数。
1.岩性的测量――光电效应
对于一个原子来说，当有一个光子与其相撞时，光子会把其能量交给原子的一个核外电子，使电子脱离原子核的束缚而自由运动，所形成的粒子称为光电子。假设入射的光子为光子，则当光子的能量大于原子中电子的结合能时，相应电子层的电子在吸收了光子的能量后会脱离原子核的作用力为飞出、根据李氏经验公式，在射入原子的光子的能量大于原子核外电子结合能时，发生光电效应的概率
上式中，表示线性光电吸收系数，表征当光电子穿过1cm物质时，发生光电效应的概率大小。其中表示的是入射光子的波长；表示的是指数常数，其值视元素种类而定，当元素为N、C、O时，指数常数为3.05，当元素为钠、镁、铝到铁等元素时，指数常数为2.85。
一个原子的光电吸收截面与原子序数Z的关系如下：
在进行岩性密度测井的过程中，一般选用源，系数K基本保持不变。若用表示岩石的光电吸收截面指数，因每个原子拥有的电子数为Z个，则有
因为岩石中含有多种不同的化合物，因此其光电吸收截面应该表示的是组成分子的不同原子的光电吸收截面的和，若用表示岩石的光电吸收截面，即有：
其中表示第i中原子，表示该原子的原子序数。若N表示1立方厘米岩石中所含有的分子数，那么根据前文定义，可得出：
根据上式，即可根据岩石的光电吸收截面指数得出岩石的岩性。
1.2 密度的测量――康普顿效应
当一个光子与运行在原子核外的电子发生碰撞时，会将自身的一部分能量传递给电子，致使电子射出，而光子自身由于损失了能量将向另外一个方向散射，这就是康普顿效应。一般情况下用表示康普顿减弱系数，其与吸收射线的物质的原子序数以及原子数存在着较大关系，具体公式如下：
其中，表示每个电子的康普顿散射截面，为阿伏伽德罗常数，为体积密度，为克原子量。若用表示单位体积电数，则有
在岩性密度测井中，定义为电子密度指数，则
在底层岩石中，一般情况下，故，即可根据仪器所测出的视密度推算出岩石的密度，虽然存在误差，但在该测量环境及条件下并不会造成太大影响，往往可以得到较为满意的结果。
2 岩性密度测井方法及其应用
随着核物理技术的发展以及测量技术的不断成熟，岩性密度测井方法得到了广泛的应用。根据上文分析，可知是一个只与原子序数Z有关的参数，是一个表征原子性质的物理量，因为不同岩性的存在较大差距，在一定范围内可以根据其大小单一确定岩性。
在利用岩性密度测井时，空隙中所存在的流体种类的不同并不会对造成较大影响，因此，用岩性密度测井可以较好地辨别岩石性质和组成成分，并不会因为存在空隙流体而对测量结果造成影响，是一种比较实用的测量方法。
2.1 岩石成份及其含量的直观确定
对于一个新地层，在不知其岩性时，通过曲线进行岩性的确定。在知道岩性和曲线的情况下，可根据曲线对该底层的岩石成份以及含量进行确定。
以任邱雾迷山为例，该山的岩性主要为白云岩，并含硅质，其它岩性含量少影响低，又由于该地区的孔隙度低，且不对结果造成大影响，直接忽略不计。在实际计算时，仅计算只含白云岩和硅质的值，则有：
在进行岩石成份及含量确定之前，先改变白云岩和硅质各自的体积含量，以对岩石进行分类，分类结果按下表1所示：
表1 不同白云岩和硅质含量情况下岩性的分类
白云岩含量（%） 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
硅质含量（%） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
3.12 3.03 2.88 2.75 2.62 2.49 2.36 2.22 2.08 1.94 1.80
岩性 白云岩 硅质白云岩 白云质硅质岩 硅质岩
根据岩石成份分类，在实际测量中，根据所得的值的大小即可以对应地找到相应的岩性，并对岩石的成份以及含量进行确定。
2.2 岩石成份及其含量的定量确定
在需要定量确定岩石成份及其含量时，除了知道外，还应知道以及的参数值。首先利用对环境参数进行校正，并通过交会图得到，再通过图2-1所示的图表对应的得到的值，最终通过
即可确定岩石成份的百分含量。
图2-1 双矿物求视骨架体积截面关系
2.3 岩性密度处理方法
假设土地层中岩石主体的密度为，孔隙中的流体的密度为，则在该层中岩石的密度：
在利用仪器进行测量时，源距的大小会对仪器的计数结果带来影响，当源距越大时，仪器的计数量越小，当源距越大时，仪器的计数量越大，当源距增加到某一个临界值时，仪器的计数量将不再受电子密度影响，这一源距临界值被定义为零源距。因此，在测量时，仪器的源距越大，仪器的分辨灵敏度也会越高，从定量的角度上，灵敏度M由下式决定：
在开展测量的过程中，需要首先对岩性密度进行刻度，并调整测量仪器的相关参数，比如LLD以及PHA参数，以达到取得稳定谱图的目的，最终通过软件计算获得实际测井中所需要的相关刻度。
在实际测量过程中，首先获取原始数据及资料，经过刻度之后进入核心算法环节，在核心算法中，先对原始数据进行消减和滤波，在经过相关算法处理以获得密度以及岩性相关的曲线。
3 岩性密度测井所存在的问题及建议
1）如果岩石中重晶石的含量较高，会严重地影响曲线的测量准确度，在这种情况下曲线很难真实地反映岩性特征。比如在大港油田井中，由于在其中使用了大量的重泥浆，使得曲线难以描述原有岩性特征。
2）虽然孔隙流体对于测量结果的影响不大，但是在井径较大时，或者井壁上存在大裂缝时，的值仍会受到较大影响，并代表的是孔隙流体的值，是曲线失去其真实性及实用性。
3）岩性密度测井具有很大的实用价值，特别是在对成份简单、孔隙度低的岩石的岩性和密度的判断上可以发挥很大的作用，然而当前在国内对该测井技术的利用尚未完善，建议在接下来的时间里加强去该测量方法的应用和研究，最终使其可以适用于更多岩性。
四、结论
岩性密度测井方法主要采用的是核测量技术，通过利用光电效应以及康普顿效应，根据不同的反应结果对地质的岩性和密度进行分析，并可以快速地获取该地质的主要成份以及各成份的含量大小。由于岩性密度测井方法具有使用方便，技术容易实现，分析计算简单等优点而被广泛应用于测井领域中。
参考文献：
[1]刘易，方方，陈宝，岳爱忠. 岩性密度测井γ能谱低能段稳谱方法研究[J]. 中国测试，2014，01：5-8.
关键词：光电传感器；应用；发展；光电效应
引言
光电传感器的研究与应用是当前科技时代最为重要的一项技术，光电式传感器是基于光电效应，在受到可见光波的照射后，感应光波，然后将这种光波信号转换成电流信号传输出去。光电传感器在众多技术设备中都有应用，应用范围十分广泛，能够满足信息的传递、收发、存储、显示、记录和控制等多种需求。传感器通过不同的感应原理可以分为多种感应装置，光电传感器是感应传感器中的一种。光电传感器具有感应精度高、传输速度快、非接触等众多优点，因此光电传感器是感应传感器中应用最为广泛、应用最多的一种感应装置。
1 光电传感器概述
光电传感器又称为光传感器，光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，光电传感器的可测数据众多，而且组装结构也较为简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在众多设备中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把可见光波信号转变成为电信号的器件。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。新的光电器件不断涌现，尤其是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页光电感应器是通过可见光波照射到我提的表面，引起物体发生电性质变化，从而传输信号的，其实是自然界的一种能量转换，把光能量转换成电能量的转换过程，这类转换效应被统称为光电效应。
2 光电传感器的应用
光电传感器作为感应传感器中应用最为广泛的一种感应装置，因此被众多设备使用，光电传感器的应用主要有以下几种。
2.1 烟尘浊度监测仪
烟尘浊度检测仪是检测工业烟尘污染的重要工具，能够防止工业烟尘对于大气的污染。烟尘浊度检测仪能够针对烟尘源进行检测，自动显示和自动超标报警。工业烟尘排放通道每时段的光传输大小变化都不一样，因此，烟尘浊度检测仪就是通过这种光的传输变化来感知工业烟尘排放。如果烟道浊度增加，光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加，到达光检测器的光减少，因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。
2.2 条形码扫描笔
条形码扫描仪在超市或商场中应用最多，主要是通过扫描笔头在条形码上移动时，通过对条形码上黑白线条的颜色吸收来来传输信号，条形码上的黑白线条会对发光二极管呈现不同的发射光，二极管把这种发射光在发射到发光三极管中，发光三极管会产生电流，从而形成电流信号，在经过计算机识别来完成对信息的识别。
2.3 产品计数器
产品在传送带上运行时，不断地遮挡光源到光电传感器的光路，使光电脉冲电路产生一个个电脉冲信号。产品每遮光一次，光电传感器电路便产生一个脉冲信号，因此输出的脉冲数即代表产品的数目，该脉冲经计数电路计数并由显示电路显示出来。
2.4 光电式烟雾报警器
没有烟雾时，发光二极管发出的光线直线传播，光电三极管没有接收信号，没有输出。有烟雾时，发光二极管发出的光线被烟雾颗粒折射，使三极管接受到光线，有信号输出，发出报警。
2.5 测量转速
在电动机的旋转轴上涂上黑白两种颜色，转动时，反射光与不反射光交替出现，光电传感器相应地间断接收光的反射信号，并输出间断的电信号，再经放大器及整形电路放大整形输出方波信号，最后由电子数字显示器输出电机的转速。
3 光电传感器的发展
光电传感器在当前应用十分广泛，但其实它也经历了长时间的发展。美国一家咨询公司的报告显示，2007年全球的光电传感器市场值为500亿美元，到2001年它的价值达到了近610亿美元，这种发展的速度是十分迅速的。其中美国、中国、日本和加拿大是需求最多的地区，中国是光电传感器市场增长最快的地区。据统计，光电传感器在汽车上的应用增长速度最快，其次是远程控制设备。近几年来，光电传感的技术发展最为迅速，人们对其需求也越来越大，要求也越来越高。光电传感器已经由最初的笨重型，迟缓型向着小型化、智能化和系统化法相发展。在我国，由于国家的支持，政府的鼓励，光电传感器已经形成了自我研发，自我生产和自我应用为一体的统一流程，我们已经做到了自给自足，不需要再引进国外的光电传感技术，我们的光电传感器在世界也得到了基本认可，但是我们还需要不断努力，不断改进我国光电传感器的技术，完善光管传感器在设备中的应用，因为虽然我们能够自行研制光电传感器，但是不可否认我国的光电传感器还与国外的有一定差距，所以还需要不断进行改善，争取早日超越国外的先进光电传感器技术。
4 结束语
光电传感器作为一种新型的传感装置，在众多设备中都有应用。光电传感器具有检测距离长、对检测物体的限制少、响应时间短、分辨率高、可实现非接触的检测、可实现颜色判别、便于调整等众多优点，因此我们可以预见其在未来传感装置中有着良好的市场。因此我们必须加紧研究完善这种光电传感器技术，为我国的核心竞争力贡献自己的一份力量。
参考文献
[1]谢望.光电传感器技术的新发展及应用[D].天津工业大学机电学院，2013.
[2]陈照章，朱湘临.光电测速传感器及其信号调理电路[J].传感器技术，2012（8）：53-55.
[3]贾雯杰.光电式传感器在自动控制窗上的应用[J].科技传播，2011.
[4]邓建云.光电传感器在自动控制中的应用[J].电子世界，2012.
[5]郁有文，常健，程继红.传感器原理及工程应用[M].西安：电子科技大学出版社.
常说“人养玉，玉养人”，所谓“人养玉”，是指通过佩戴和把玩使玉变得更加莹润美丽。至于“玉养人”，古人认为玉石是阴阳二气之精华，对人有着神奇的养生作用。因而古人佩玉以驱邪、服食玉粉以健身，去世后还要口中含玉或穿玉衣以保遗体不腐，并手中握玉以祈来世富贵等。
从现代科学角度来看，许多宝玉石含有丰富而对人体有益的微量元素，如铬、铁等，佩戴使用玉器，能使这些有益的元素通过皮肤进入人体，保持人体内各种元素的平衡，从而调节气血平衡，促进身体健康。
矿物医学研究证明，有些宝玉石会产生高强度的光电效应，与人体发生谐振作用，能刺激经络，疏通脏腑，便有了奇特疗效。如水晶，李时珍在《本草纲目》记载：水晶“辛寒无毒”，主治“惊悸心热、安心明目、去赤眼、提神、利便、补脏、降血压、温肺肾、熨热肿、摩翳障”，还可“肺痛吐脓、咳逆上气、悦颜色”。现代科学则认为：水晶含有对人体有益的铁、镁、铜、锰、钛、锌、镍、钴等微量元素；它产生的电磁场可稳定人的情绪。其他宝玉石，如金刚石被认为能“避恶驱毒气”，现代科技的解释是：金刚石能吸收太阳光的短波波段，储存紫外光，故对人体有消毒灭菌之功能。蓝宝石能缓解呼吸道系统的疾病；橄榄石能治气喘和高烧引起的干渴或眩晕；绿松石、青金石能解毒。
中国古人最重视的是玉，玉的功效包括以下诸方面：
疗疾、健身、长生
中国古人以玉人药，明代李时珍《本草纲目》载：“玄真者，玉之别名也。服之令人身飞轻举，故日：服玄真(玉石)，其命不极。”又载：“玉屑是以玉石为屑。气味甘平无毒。主治除胃中热，喘息烦满，止渴，屑如麻豆服之，久服轻身长年。引别录：润心肺，助声喉，滋毛发。面身瘢痕，可用真玉日日磨之，久之则自灭。”并附方剂：“小儿惊啼圣惠方、痃癖鬼气圣惠方，而身瘢痕圣济方。”
《神农本草经》、《本草纲目》中记载了上百种玉石用于内服外敷的治病方法。民间则早有孕妇分娩时用双手握白玉以镇痛助产的习俗，或许是精神上的安慰作用。古人为了长生不老或飞升成仙，还将玉石磨成粉后当仙药吃掉。此食玉以成仙、长生之法显然迷信，而以玉石在内的矿物入药疗疾，在中医、藏医中至今仍是常用之法，必须遵医生处方服用。
美容养颜
和田玉是最坚韧温润的玉种，除了可人药之外，还被用来美容；因为古人认为它是最能蓄“气”之物。据科技测试发现，和田玉石的特殊光电效应，在摩擦过程中可以积蓄能量，形成一个电磁场，相当于电脑谐振器，从而使人体产生谐振，从而能安定情绪、平衡生理机能。慈禧太后的美容大法之一，就是每日用白玉尺在面部搓、擦、滚。白玉尺是用珍贵的特种白玉石制成的一根短短的圆柱形玉辊子。唐代歌女庞三娘，善于化妆美容，传说她的秘密武器也是白玉。
《神农本草经》载，殷纣王时曾将北方燕地所产的一种红兰制成“燕支”辅以白净的天然矿物(特种玉石)作为粉和黛。春秋战国时，美容化妆品已达20余种，《刘渭子思遗方》收录之复方对白玉、琥珀、朱砂等矿物原料的美容作用已有明确记载。
驱邪避凶
在古人心中，玉具有神秘而神圣的力量。相传死后，他的呼吸变成风和云，他的肌肉化成土地，而骨髓就变成玉石和珍珠，因此玉具有驱邪避凶之力。
