Physics 版 (精华区)

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标  题: 光电子学的广义范围
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年04月17日20:05:00 星期二), 站内信件


光电子学的广义范围
　
王润文
　
    科学的发展，人类对自然奥秘的认识，往往循着两条途径。一是对自然现象有了新
的发现，经过不断深入探究和试验，形成新的学科；另一种形式是表面上看来是两个独
立的学科，但在不断深入研究的过程中，发现其内在联系，从而形成交叉学科。在物理
学的发展过程中，光与电的相互关系及原理上的相互融合可说是很典型的，也是富有戏
剧性的，大有像中国古典小说中的“天下大事，分久必合，合久必分”的态势。
    光与电磁打交道的第一个回合可说光的电磁波动论的出现和确立，形成了传统的物
理光学，确认了光的产生来源于电磁运动，继而在电子发现以后，来源于电子运动，特
别是束缚于原子、分子中的电子，基于这种理论，实现了无线电波。如所周知，无线电
通信手段改变了人们的活动面貌。
    第二个回合是光电效应的发现。爱因斯坦的著名公式E＝hυ，就肯定了量子学说，
又确认了光的粒子性质而被称为光子。光的波动与粒子的二重性曾被困惑，一时难于解
释，只是在人们认识到波动是物质的普遍性质时，才得以理解。就以水为例来说，人们
对于水的认识，平时所见的倾盆大雨，水是以点滴形式出现的（粒子），而在大海中使
行船足以颠覆的是水浪而不是水团。这可说是水的运动形式的波粒二重性，由此而形成
的量子波动力学成功地理解了原子级的微观世界，而成为20世纪物理学上最大成就之一
。
    第三个回合是激光的出现，它是当人们发展无线电波向短波长通讯时电子运动需要
藉助于原子中被束缚的电子的能级跃迁来形成。首先是在微波范围，进而进入到光波波
段，这是激光在初期直至现在还被称为量子电子学的原因。激光的出现把无线电电子学
的一些现象（特别是非线性现象）引入到光波范围，如：差频、混频、和频，加之所能
达到的发光强度远远 超过普通光，有着成亿万数量级的差别，因而产生许多新现象，已
应用来作为认识世界及改造世界并取得前所未有和不可替代的广泛而新颖的手段。因此
，激光是光学上的一项重大革命，也是20世纪最主要的重大发现之一，而被誉为一项新
技术。
    近半个世纪以来，由于固体物理的发展，特别是半导体物理的出现，使对光电效应
机制的理解 和光电探测效能的提高有了突破性进展，从而出现了光电子学。需要说明的
是，人们往往把激光技术也列入光电子学范围之内。光学家则公认把这个宽广的领域统
称为光子学，以标志在发展和应用前景上与电子学占有同样重要的地位。
科技日报

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