1. h ν = Em - En, где h — постоянная Планка, Em и En — конечный и начальный энергетич. уровни.

Преломлением света называется изменение направления распространения света (световых лучей) при прохождении через границу раздела двух различных прозрачных сред. Оно описывается законом Снеллиуса:

 Дифра́кция во́лн (лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный, огибание препятствия волнами) — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн (огибание волной препятствия) Интерференция волн — взаимное увеличение или уменьшение результирующей амплитуды двух или нескольких когерентных волн, одновременно распространяющихся в пространстве. Теплово́е излуче́ние или лучеиспускание — передача энергии от одних тел к другим в виде электромагнитных волн за счёт их тепловой энергии Фотоэффе́кт — это испускание электронов веществом под действием света Вы́нужденное излуче́ние, индуци́рованное излучение — генерация нового фотона при переходе квантовой системы (атома, молекулы, ядра и т. д.) из возбуждённого в стабильное состояние (меньший энергетический уровень) под воздействием индуцирующего фотона, энергия которого была равна разности энергий уровней

Световые величины обозначаются аналогично энергетическим величинам, но без индекса.

- световой поток  - сила света  - освещенность  - светимость  - яркость

Электроны, ионы, молекулы и другие заряженные частицы, реагирующие на внешнее электрическое поле, смещаясь, образуют различные электрические диполи. Возникает эффект, направленный на уменьшение напряженности внешнего электрического поля. Этот эффект можно описать с помощью понятия о диэлектрической проницаемости вещества, В случае света на быстро меняющееся электрическое поле реагируют главным образом электроны, образуя электрические диполи, вследствие чего возникает преломление.

Связь между диэлектрической проницаемостью ε и коэффициентом преломления n имеет вид: ε = ε₀ n², где ε₀ — диэлектрическая проницаемость вакуума.

При нормальном падении света из среды с коэффициентом преломления n1 в среду с коэффициентом преломления n2 (рис. 1,8) доля отраженного света R (доля отраж. света к падающ.) выражается следующей зависимостью: R= (n2 – n1)²/(n2 + n1)²

2. Определение и физические основы квантовой электроники. Основные классы квантовых электронных приборов (по принципу действия).

КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА область электроники, охватывающая изучение и разработку методов и средств усиления и генерации эл.-магн. колебаний на основе эффекта вынужденного излучения атомов, молекул и твёрдых тел.

В КЭ. имеют дело со связанными эл-нами, входящими в состав ат. систем: атомов, молекул, кристаллов. Согласно законам квантовой механики, эл-ны в атоме и, следовательно, ат. система в целом могут находиться только в определённых энергетич. состояниях, характеризуемых дискретным рядом значений энергии E0, E1, E2 , наз. энергетическими уровнями. Изменение внутр. энергии ат. системы сопровождается квантовым переходом эл-на с одного энергетич. уровня на другой. При этом система излучает или поглощает порцию эл.-магн. энергии — квант — с частотой ν и энергией: h ν = Em - En, где h — постоянная Планка, Em и En — конечный и начальный энергетич. уровни.

КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР, устройство для генерирования эл.-магн. волн с помощью эффекта вынужденного излучения фотонов микрочастицами (молекулами, атомами, ионами, эл-нами). К. г. состоит из квантового усилителя и системы положит, обратной связи. Квантовые приборы, работающие в разл. диапазонах длин волн, имеют спец. наименования: КГ СВЧ (так же как и квантовые усилители этого диапазона) наз. мазерами; КГ длинноволнового ИК излучения — иразерами; ближнего ИК и видимого излучения — лазерами; УФ излучения — УФ лазерами; рентгеновского излучения— разерами; у-излучения — у-лазерами.

КВАНТОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, устройство для усиления эл.-магн. волн СВЧ или оптич. диапазона за счёт эффекта вынужденного излучения возбуждённых атомов, молекул или ионов. В КУ усиливаемая (первичная) эл.-магн. волна, распространяясь в активной среде, вызывает в ней вынужденное испускание квантов излучения, тождественных по частоте, фазе, направлению распространения и характеру поляризации с первичной волной. В линейном режиме, т. е. до достижения насыщения, интенсивность I излучения на выходе К. у. выражается формулой: I=Io*exp((α – β) *z), где Io — интенсивность излучения на входе К. у., β — потери в активной среде, α — коэф. усиления активной среды, z — длина активной среды. Усиление можно увеличить заставив волну многократно проходить через активную среду. Для этого активную среду помещают в объёмные резонатор.

3. Определение и физические основы оптоэлектроники. Основные классы оптоэлектронных приборов (по принципу действия).

ОПТОЭЛЕКТРОНИКА, раздел электроники, охватывающий использование эффектов взаимодействия эл.-магн. волн оптич. диапазона (3*10¹¹—3*10¹⁷ Гц или 10^-3 – 10^-9 м) с электронами в веществах (гл. обр. в твёрдых телах) и методы создания оптоэлектронных приборов и устройств, использующих эти эффекты для генерации, передачи, хранения, обработки и отображения информации.

Работа таких приборов и устр-в основана на использовании: разл. видов люминесценции (электро-, катодо-, фотолюминесценции); электро-, магнито- и акусто-оптических эффектов; фотоэлектрических явлений (напр., фотоэлектрич. эффекта); явл-ий распространения оптич. изл-я в изотропных и анизотропных средах.

Достоинства ОЭ по сравнению с вакуумной или полупроводниковой электроникой определяются преимуществами использования оптич. излучения в приборах и устр-вах, предназначенных для передачи, хранения, обработки и отображения информации. Эти преимущества обусловлены:электрич. нейтральностью квантов оптич. излучения — фотонов;высокой частотой световых колебаний (до 10¹⁵ Гц) и соответственно малым значением длины волны оптич. излучения (в основном до 1 мкм); малой расходимостью светового луча (-1’) и возможностью его достаточно острой фокусировки.

Как отд. устр-ва, так и сложные многоканальные системы ОЭ. создаются из отд. элементов. Осн. оптоэлектронными элементами являются: источники когерентного (в основном полупроводниковые лазеры) и некогерентного (гл. обр. светодиоды) оптич. излучения; оптич. среды (активные и пассивные); приёмники оптич. излучения (напр., фотодиоды, фототранзисторь, фоторезисторы),оптические элементы (напр., линзы, призмы, зеркала, поляризаторы), волоконно-оптические элементы (напр., жгуты, фоконы (фокусир-й конус), селфоки (самофокс-ся волокно)) интегрально-оптические элементы (напр., интегрально-оптич. зеркала, фильтры).

По функциональному назначению можно выделить неск. групп приборов и устр-в ОЭ.

Для управления направлением распространения оптич. излучения (светового пучка) в пространстве используют дефлекторы.

Управление параметрами оптич, излучения (амплитудой, фазой, поляризацией) осуществляется с помощью модуляторов, а пространственно-временная модуляция потока оптич. излучения — пространственно-временных модуляторов света.

Разл. классы индикаторов (напр., полупроводниковые, газоразрядные, на жидких кристаллах, вакуумные люминецентные), действие к-рых основано на использовании либо люминесценции, либо электрооптич. эффектов, служат для визуального отображения информации. Наиболее совершенными индикаторами являются плоские дисплеи.

Преобразование оптич. изображения в адекватную последовательность видеоимпульсов осуществляется многоэлементными фотоприёмниками.

Связь между отд. частями электронных устр-в, при к-рой обеспечивается полная гальванич, развязка между ними (оптич. связь), осуществляется с помощью оптронов, состоящих из источника оптич. излучения и фотоприёмника.

Для передачи информации используют волоконно-оптические линии связи, действие к-рых основано на передаче энергии оптич, излучения (информдц. оптич. сигналов) по волоконным световодам.

Преобразование разл. физ. параметров с целью их измерения осуществляется волоконно-оптическими датчиками, действие к-рых основано на изменении условий прохождения оптич. излучения через оптич, чувствит, элемент при воздействии на него контролируемого параметра.

Для оптической обработки информации применяют оптические процессоры. Оптическая запись информации основана на изменении параметров оптической запоминающей среды (напр., коэф. отражения или пропускания) при воздействии на нее опгич. излучения; обеспечивает высокую плотность записи информации (до 10⁹ бит/см²).