激光原理(太原理工大学) 中国大学mooc慕课答案2024版 m51631

第一章 激光基本原理

第一章单元测试题

1、单选题：
​‍热平衡时黑体辐射的能量密度由 决定。‍​‍​‍

A: 黑体的尺寸
B: 黑体的温度
C: 黑体的体积
D: 黑体的组成材料
答案:  黑体的温度

2、单选题：
‎证明光子同时具有能量和动量的科学实验是 。‌‎‌

A: 黑体辐射
B: 光电效应
C: 康普顿散射
D: 杨氏双缝干涉
答案:  康普顿散射

3、单选题：
‎产生激光的基本物理过程是 。​

A: 受激吸收
B: 自发辐射
C: 康普顿散射
D: 受激辐射
答案:  受激辐射

4、单选题：
根据经典的麦克斯韦理论，空腔中某模式的电磁波，其能量与光波的 有关。​‏​

A: 频率
B: 振幅
C: 相位
D: 偏振
答案:  振幅

5、单选题：
关于自发辐射和受激辐射，下面说法不正确的是 。‎‍‎

A: 受激辐射和自发辐射在黑体中同时存在。
B: 自发辐射和受激辐射的选择定则一样。
C: 自发辐射和受激辐射的跃迁速率一样。
D: 如果受激辐射能发生，则自发辐射也一定能发生。
答案:  自发辐射和受激辐射的跃迁速率一样。

6、单选题：
关于爱因斯坦关系式，下列说法中错误的是 。​‏​

A: 受激辐射速率正比于自发辐射速率
B: 如果自发辐射能发生，则受激辐射也能发生
C: 如果自发辐射不能进行，受激辐射也不能进行
D: 受激辐射和自发辐射是没有关系的两个相互独立的发光过程
答案:   受激辐射和自发辐射是没有关系的两个相互独立的发光过程

7、单选题：
实现受激辐射光放大的必要条件是 。‏‌‏

A: 光学正反馈条件
B: 增益介质处于热平衡状态
C: 光形成相干增长
D: 集居数反转
答案:  集居数反转

8、单选题：
热平衡的黑体辐射不包括以下 过程。​​​

A: 受激辐射
B: 受激吸收
C: 自发辐射
D: 光放大
答案:  光放大

9、单选题：
‎下面哪项不是形成激光振荡的必要条件？ ‍‎‍

A: 有外界初始光入射到激光谐振腔
B: 集居数反转
C: 光的频率满足谐振腔驻波条件
D: 光在腔内往返一周的相位滞后为2π的整数倍
答案:  有外界初始光入射到激光谐振腔

10、单选题：
激光必定具备的特性是 。‏‌‏

A: 相干性好
B: 亮度高
C: 方向性好
D: 传播距离远
答案:  相干性好

11、判断题：
‍金属中的光电效应在任何波长都能观察到。‍

A: 正确
B: 错误
答案:  错误

12、判断题：
自发辐射和受激辐射的跃迁选择定则一定相同。‏

A: 正确
B: 错误
答案:  正确

13、判断题：
实现集居数反转，不一定就能实现激光振荡。‍

A: 正确
B: 错误
答案:  正确

14、判断题：
处于热平衡状态的原子系统里，单位时间内发生受激辐射的原子数目与受激吸收的原子数目一样多。‎

A: 正确
B: 错误
答案:  错误

15、判断题：
在两面镜组成的法布里-帕罗腔里，其振荡频率与腔长成反比。‌

A: 正确
B: 错误
答案:  正确

16、填空题：
‌热平衡条件下，温度越高时黑体辐射的单色能量密度峰值对应的光波长越 。‎
答案:  低##%_YZPRLFH_%##小##%_YZPRLFH_%##短

17、填空题：
激光器一般由谐振腔、 和泵浦源三个部分组成。‎‏‎
答案:  工作物质##%_YZPRLFH_%##激活介质##%_YZPRLFH_%##激光物质##%_YZPRLFH_%##激光介质

18、填空题：
自发辐射的速率A21由原子的 决定。​​​
答案:  上能级寿命##%_YZPRLFH_%##τ2

19、填空题：
‎光学正反馈条件是指光波在腔内任意位置出发，在腔内往返一周产生的相位是2π的整数倍，光学正反馈条件也可以表示为腔长等于 的整数倍。‎
答案:  半波长##%_YZPRLFH_%##波长的一半##%_YZPRLFH_%##波长的1/2##%_YZPRLFH_%##1/2λ

20、填空题：
激光具有很高的光子简并度，因此激光相对于普通光源一般都具有 、 相干性好、方向性好、亮度高的优点。‍‏‍
答案:  单色性好

随堂测试题

1、单选题：
‍康普顿散射实验所用光源是什么？‌

A: 可见光
B: 紫外光
C: 微米波
D: X射线
答案:  X射线

随堂测验题

1、单选题：
‏光电效应的采用了什么假设进行了成功的解释？‎

A: 光的粒子性
B: 光的波动性
C: 光的反射
D: 光的散射
答案:  光的粒子性

黑体辐射测试题

1、单选题：
‎黑体为什么被称为黑体？‌

A: 长得比较黑
B: 任何波长均为吸收
C: 处在恒定温度下
D: 吸收率小于1，发射率小于1的物体
答案:  任何波长均为吸收

第二章 开放光学谐振腔

第二章单元检测

1、单选题：
稳定谐振腔是指           。‏‎‏

A: 任一旁轴光线在谐振腔内往返无穷多次不会逸出腔外
B: 谐振腔内的光场强度不随时间变化
C: 谐振腔的几何结构不随时间变化
D: 光场在谐振腔内往返一周自再现
答案:  任一旁轴光线在谐振腔内往返无穷多次不会逸出腔外

2、单选题：
​单位体积内模式数目最少的腔是 。‏

A: 黑体
B: 三维金属空腔
C: 二维矩形金属腔
D: 法布里-珀罗腔
答案:  法布里-珀罗腔

3、单选题：
‌下列腔型中，肯定为稳定腔的是 。‏

A: 凹凸腔
B: 平凹腔
C: 对称共焦腔
D: 平凸腔
答案:  对称共焦腔

4、单选题：
​关于稳定球面腔与对称共焦腔说法错误的是 。‎

A: 对称共焦腔与稳定球面腔都有无穷多个自再现模式
B: 稳定球面腔与对称共焦腔有等价的自再现模式
C: 对称共焦腔可等价为无穷多个稳定球面腔
D: 稳定球面腔可等价为无穷多个对称共焦腔
答案:  稳定球面腔可等价为无穷多个对称共焦腔

5、单选题：
‍关于谐振腔的等价，下列说法中错误的是 。‎

A: 两个谐振腔等价是指它们具有相同的横模结构
B: 两个等价谐振腔的谐振频率不相同
C: 对任意稳定腔，可以找到唯一的一个对称共焦腔与其等价
D: 对任意对称共焦腔，可以找到唯一的一个稳定腔与其等价
答案:  对任意对称共焦腔，可以找到唯一的一个稳定腔与其等价

6、单选题：
‌关于谐振腔的自再现模式，下面哪个说法是正确的？ ​

A: 自再现模式是在腔内能形成激光振荡的光场模式
B: 自再现模式是指光场在腔内往返一周后其振幅和相位与原来一样
C: 自再现模式与谐振腔的稳定性有关
D: 自再现模式与激光激活介质的增益有关
答案:  自再现模式与谐振腔的稳定性有关

7、单选题：
​关于谐振腔的品质因数，下列说法中正确的是 。‍

A: 谐振腔的品质因数与光子寿命成正比
B: 谐振腔的品质因数与平均单程损耗指数因子成正比
C: 谐振腔的品质因数与无源腔本征模式带宽成正比
D: 谐振腔的品质因数与腔长成反比
答案:  谐振腔的品质因数与光子寿命成正比

8、单选题：
谐振腔中哪种损耗与模式的阶数有关？ 。‎‏‎

A: 腔镜不完全反射损耗
B: 光学元件的插入损耗
C: 材料中的非激活吸收损耗
D: 衍射损耗
答案:  衍射损耗

9、单选题：
‍关于谐振腔和模式，下列说法中正确的是 。‌

A: 非稳腔没有自再现模式
B: 任意稳定腔，都可以找到一个对称共焦腔与之等价
C: 等价的谐振腔是指他们的自再现模式完全相同
D: 任意稳定腔的自再现模式一定是高斯光束或者高阶高斯光束
答案:  任意稳定腔的自再现模式一定是高斯光束或者高阶高斯光束

10、单选题：
​关于谐振腔的自再现模式，下面哪个说法是正确的？‍

A: 自再现模式是在腔内能形成激光振荡的光场模式
B: 自再现模式是指光场在腔内往返一周后其振幅和相位与原来一样
C: 谐振腔的自再现模式与激光激活介质的增益有关
D: 自再现模式与谐振腔的稳定性有关
答案:  自再现模式与谐振腔的稳定性有关

11、判断题：
‌自再现模式在光腔内往返一周后，光场的波阵面保持不变，但振幅要发生变化。​

A: 正确
B: 错误
答案:  正确

12、判断题：
‎模式自再现只在稳定腔中才出现，非稳腔没有自再现模式。‌

A: 正确
B: 错误
答案:  错误

13、判断题：
任何一个稳定腔都有无穷多个本征模式。‎

A: 正确
B: 错误
答案:  正确

14、判断题：
对称共焦腔的自再现模式是基模和高阶高斯光束。‏‍‏

A: 正确
B: 错误
答案:  正确

15、判断题：
谐振腔的损耗与腔的稳定性没有关系。​

A: 正确
B: 错误
答案:  错误

16、填空题：
​模式自再现是指光波场在腔内往返多次后，其 趋近于一致。‍
答案:  场分布

17、填空题：
‌对于对称共焦腔，其傍轴光线在腔内往返传输        次即可自行闭合。‎
答案:  2##%_YZPRLFH_%##两##%_YZPRLFH_%##二

18、填空题：
‎谐振腔的稳定性条件是指旁轴光线能在谐振腔内往返无限多次而不会横向逸出腔外，其几何偏折损耗为 。​
答案:  0##%_YZPRLFH_%##零

19、填空题：
‌一个对称共焦腔可找到 个稳定腔与之等价。‏
答案:  无穷##%_YZPRLFH_%##无穷多

20、填空题：
‌非稳腔与稳定腔相比， 腔损耗更小。‌
答案:  稳定

第三章高斯光束及其特性

第三章单元检测

1、单选题：
‏关于基模高斯光束的特点，下面描述不正确的是          。‏

A: 基模高斯光束是稳定腔的自再现模式
B: 基模高斯光束满足近轴近似条件
C: 基模高斯光束经过任意无几何像差的光学系统后还是高斯光束
D: 基模高斯光束在激光腔内往返传播时q参数保持不变
答案:  基模高斯光束在激光腔内往返传播时q参数保持不变

2、单选题：
‍假设高斯光束的束腰在z=0处，当位置坐标z从0到正无穷逐步增大时，关于其波阵面的曲率半径描述正确的是        。‏

A: 逐步减小
B: 逐步增大
C: 先减小后增大
D: 先增大后减小
答案:  先减小后增大

3、单选题：
‏关于基模高斯光束经过ABCD光学系统变换后说法正确的是      。‎

A: 传播过程中光斑尺寸逐步变大
B: 传播过程中横截面光场保持高斯分布不变
C: 传播过程中等相位面曲率半径一直减小
D: 传播过程中光束能量逐步减小
答案:  传播过程中横截面光场保持高斯分布不变

4、单选题：
‌不考虑非线性效应，以下选项中，不会影响激光聚焦光斑大小的是         。‍

A: 光束发散角
B: 激光光束的束腰半径
C: 激光的功率
D: 激光的波长
答案:  激光的功率

5、单选题：
‏采用由两个透镜组成的倒装望远镜来进行高斯光束的准直时，为了得到尽量小的发散角，下面不合适的做法是      。‍

A: 入射的高斯光束的束腰半径尽量大
B: 第一个透镜采用尽量短的焦距
C: 第二个透镜入射方的高斯光束束腰位于该透镜的物方焦平面位置
D: 减小第二个透镜与第一个透镜的焦距比值
答案:  减小第二个透镜与第一个透镜的焦距比值

6、判断题：
‌高斯光束经过任意ABCD矩阵描述的无几何像差光学系统后一定还是高斯光束。‌

A: 正确
B: 错误
答案:  正确

7、判断题：
‍高斯光束的束腰半径与发散角成正比。‍

A: 正确
B: 错误
答案:  错误

8、判断题：
‏高斯光束经过薄透镜变换前后，束腰的变化规律与几何光学透镜成像规律一致。‏

A: 正确
B: 错误
答案:  错误

9、判断题：
​高斯光束是稳定腔的自再现模式，其在腔内往返一周后光场分布保持不变，没有衍射损耗。‍

A: 正确
B: 错误
答案:  错误

10、判断题：
‍高斯光束的q参数不一定是虚数。‎

A: 正确
B: 错误
答案:  正确

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