2025年大學《物理學》專業(yè)題庫——光聲學與聲光效應的研究現狀考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述光聲效應的物理機制。在光聲光譜技術中，哪些因素會影響光聲信號強度？二、光聲成像技術相比傳統(tǒng)成像技術有哪些優(yōu)勢？請列舉至少三種光聲成像技術的具體應用。三、請比較光聲成像技術和聲光成像技術的原理、優(yōu)缺點及應用領域。四、閱讀以下摘要，回答問題：“我們提出了一種基于光纖光聲光譜技術的痕量氣體檢測方法。該方法利用激光誘導光纖產生光聲信號，通過分析光聲信號的特征頻率和強度來識別和定量檢測痕量氣體。實驗結果表明，該方法具有高靈敏度和選擇性，能夠檢測到ppb級別的氣體?！闭埛治鲈摲椒ǖ臐撛趹妙I域，并指出其可能面臨的挑戰(zhàn)。五、聲光效應是如何產生的？請解釋聲光互作用的物理過程。六、聲光偏轉器的工作原理是什么？請說明影響聲光偏轉器偏轉效率的主要因素。七、聲光調制器與聲光偏轉器在原理和應用上有什么區(qū)別？八、聲光技術在光通信領域有哪些應用？請舉例說明。九、閱讀以下摘要，回答問題：“我們設計了一種基于聲光調制器的動態(tài)光強調制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用聲光調制器對激光器的輸出光強進行實時調制，實現了對光信號的高精度控制?！闭埛治鲈撓到y(tǒng)的潛在應用領域，并指出其可能面臨的挑戰(zhàn)。十、請?zhí)接懧暪庑c其他物理效應（例如，電光效應、磁光效應）的復合技術的可能性及其潛在優(yōu)勢。試卷答案一、光聲效應的物理機制：光照射到介質上，被吸收后產生熱致聲波，該聲波被換能器轉換為電信號。光聲信號強度與介質對特定波長的吸收系數成正比。影響因素：介質對特定波長的吸收系數、入射光強度、光穿透深度、探測深度、背景噪聲等。二、優(yōu)勢：對比度好、對光學散射不敏感、可進行功能成像（如血氧飽和度、黑色素成像）、無電離輻射等。應用：腫瘤早期診斷、血流監(jiān)測、組織透明度成像、材料表征等。三、原理：光聲成像基于光聲效應，利用激光照射產生聲波，通過探測聲波成像；聲光成像基于聲光效應，利用聲波調制光束，通過光束的偏轉或調制成像。優(yōu)點：光聲成像對比度好、聲光成像可實現光束的快速掃描和調制。缺點：光聲成像對光穿透深度有限制；聲光成像受聲光介質限制、可能產生光損傷。應用領域：光聲成像主要用于生物醫(yī)學成像；聲光成像主要用于光束掃描、光強調制、光通信等。四、潛在應用：環(huán)境監(jiān)測（空氣質量檢測）、工業(yè)安全（有毒氣體泄漏檢測）、醫(yī)療診斷（呼吸氣體檢測）等。挑戰(zhàn)：氣體吸收譜的復雜性、環(huán)境噪聲的干擾、檢測靈敏度的提高、不同氣體的區(qū)分等。五、產生原因：光波和聲波在介質中傳播時發(fā)生相互作用。物理過程：光波入射到介質中，引起介質密度或聲速的周期性變化，形成聲光介質。當聲波在介質中傳播時，會引起介質折射率的周期性變化，從而對通過介質的光波產生衍射或調制。六、工作原理：利用聲光介質中的聲光效應，聲波在介質中傳播時引起折射率的周期性變化，從而對入射光束產生偏轉。影響因素：聲光介質的聲光系數、聲波頻率、聲波功率、入射光波長、入射光角度等。七、區(qū)別：聲光偏轉器主要利用聲光效應實現光束的偏轉，用于光束掃描；聲光調制器主要利用聲光效應實現光強的調制，用于光信號的控制。八、應用：光強調制（如激光器輸出光強控制）、光開關（如光路切換）、光束掃描（如激光雷達）、光信號處理（如光相干解調）等。九、潛在應用：激光顯示（如投影儀）、光通信（如光時分復用）、雷達系統(tǒng)（如動態(tài)目標跟蹤）等。挑戰(zhàn)：聲光調制器的帶寬限制、調制深度和線性度、功耗和散熱、系統(tǒng)復雜度等。十、可能性：可以將電光效應、磁光效應與聲光效應相結合，實現更復雜的光控制功能，