LED基础知识

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折射定律的讨论:
彩虹
自然界的色散现象
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❖ 光的颜色
1、光是由7种颜 色的波组成的
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光的颜色
1、人眼的视觉解析（三原色）
❖ 在前面的内容中，我们已经了解到色彩其实是由 可見光波波长和频率，而人的眼睛之所以对色彩 有反应？通过医学解剖发现，人的眼睛视网膜是 由两种不同的细胞所组成：『柱状 - ROD』细 胞负责感光，『锥状– cone』细胞负责感色。其 中锥状细胞有3种不同受体，即对红色（R）、 绿色（G）和蓝(B）色敏感。后來，這三色被定 义为三原色。
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发生全内反射（total internal reflection）
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(3) 全反射的应用—全反射棱镜 和光纤（optical fiber）
n1n2
n
包裹层 n1
n2
半径
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折射定律的讨论：
棱镜与色散（Dispersion）
• 介质的折射率: n c
因为
v
• 不同颜色（波长）的光在介质中的传播速度v不同
三、量子光学：以光的量子理论为基础，研究光与物质相互作 用的规律，如光电效应的研究。
四、现代光学：以激光问世为标志，与许多科学技术领域紧密 结合，派生了许多新的分支学科。
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❖ 几何光学的基本定律 1、光的直线传播定律 ２、光的反射定律 ３、光的折射定律 4、 光的可逆性
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光具有波粒二象性
❖ 波动性 ❖ 粒子性
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光学研究分类
❖ 我们通常把光学分成几何光学、物理光学、量子光学及现 代光学：
一、几何光学：以光的直线传播规律为基础，主要研究各种成 像光学仪器的理论。
二、物理光学：研究光的电磁理论和传播规律，特别是干涉、 衍射、偏振的理论和应用。所以也称为波动光 学。
（1）光从光疏进入光密时： n1 n2
i1
由 n1sii1 nn2sii2 n
i1 i2
n1 n2 i2
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(2)光从光密进入光疏时：n1 n2
i1
i1 i2
n1
i2 90o 时,
i1
ic
sin1
n2 n1
n2 i2
---- 临界角（critical angle）
当i1 >临界角ic时，
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1.11光谱性 1.11.1峰值发射波长λp Peak-emission
wavelength
1.11.2光谱辐射带宽Δλ Spectral radiation bandwith
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二、 led的测试
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点测机按键说明
intensity
量，可表示为Iv =dΦ/dΩ。
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1.9发光（或辐射）强度Iv Luminous（or Radiant） intensity
可表示为Iv =dΦ/dΩ。 1.10半强度角θ1/2 Half-intensity angle
辐射）强度大于最大强度一半构成的角度（见图 2）。
定律：1）反射线和折射线 在入射面内
2） n1sii1nn2s（iin2Snell's law）；
折射.swf
n1
i1
i1’
n2
i2
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入射面：由入射光线与法线构成的平面
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折射定律的讨论：
光密媒质（denser medium）--折射率大的媒质； 定义：
光疏媒质（rarer medium）--折射率小的媒质；
应用举例 : 镜子、潜望镜
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反射定律的讨论：
反射角只决定于入射角，与波长及媒质无关 反射面可以是任意形状，光滑或粗糙； 反射的应用----反射棱镜；
角锥棱镜 (Corner prism):
反向作用
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Z
光线进入棱
镜,依次经三 直角面反射
后,出射光线 与入射光线反
向平行
Y
X
后反射直角棱镜
后反射镜又称四面直角体,空间一定范围的光线,依次经三个相互 垂直的平面反射后,出射光线的方向与入射光线的方向相反.这种棱 镜在激光谐振腔中可以代替高反射介质镜;在激光测距中把它当作 被测目标的反射器,不仅减少能量损失,而且减少了瞄准调整的困难; 在高速公路上,这样的四面体常用来作“无源路灯”.
波罗棱镜
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五脊棱镜
使像转 过900
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90０ 450
组合波罗棱镜，望远镜正 像系统,使像面旋转1800
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Dove棱镜----(图像上下方位对调)
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几何光学基本定律
3） 光的折射(refraction)定律
两种媒质n1和n2，入射光线从媒质1射到分界面上。
动晶片并在同一切割道设 B 点 按 SET Chuck会自动调整角度
❖
C.U/D(Chuck up and down) Chuck从Base上升到Contact位置使
晶片与针接触
❖
C.U/D + C.ADJ + 位置转盘 调整Chuck高度每格10um顺时针上
升逆时针下降
❖
START 开始测试
❖
CHECK 暂停
❖
LOAD 使Chuck到Load的位置方便上下晶片
❖
VACCUM 控制真空
❖
CENTER 由Load的位置到CCD位置，或可往返CCD与点测中心
相对位置
❖
C.SET(Chuck set) CCD聚焦高度或针点高度
❖
THETA + 位置转盘 调整Chuck角度使晶片平行
❖
THETA + 2.PT 2点定一直线，找到晶片一切割道设A点用摇杆移
的观察结果，归结为今天大家所惯用的反射定律和折 射定律。
❖ 1665年，牛顿进行太阳光的实验，它把太阳光分解 成各种颜色 同时，根据光的直线传播性，他认为 光是一种微粒流。微粒从光源飞出来，在均匀媒质内 遵从力学定律作等速直线运动。牛顿用这种观点对折 射和反射现象作了解释。
❖ 惠更斯是光的微粒说的反对者，他创立了光的波动 说。提出“光同声一样，是以球形波面传播的”。
光的现象(投影)
❖ 在不断积累的基础上逐渐形成了对光学的研究。
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❖ 光学的基本概念
❖ 光学是研究光的传播以及它和物质相互作用问题的学科 ❖ 狭义来说，光学是关于光和视见的科学，optics(光学)这
个词，早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天， 常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、 紫外线直到 X射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的 发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。 ❖ 光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技 术紧密相关的学科。任何一门物理学科，都必须解决研究 对象的两个问题：是什么？怎么样？
❖ 人类对光的研究，最初主要是试图回答“人怎么能看见 周围的物体？”之类问题。为了解释这些现象，人们通 过大量观察、实验来证实自己的推测，约在公元前400 多年(先秦时代)，中国的《墨经》中记录了世界上最早 的光学知识。它有八条关于光学的记载，叙述影的定义 和生成，光的直线传播性和针孔成像，并且以严谨的文 字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜物和像的关系.
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直角棱镜：
对着光看，反射后图像上下方位对调
五 角 棱 镜
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借助光在棱镜中的全反射，改变光进行的方向. 棱镜被广 泛应用在各种光学仪器中和各种实验光路中.由于全反射时 光能量能完全返回原介质,所以它比镀铝或镀其他介质膜的 反射镜更优越,后者的反射面上对光能量有一定的吸收.
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光的本质和特性
❖ 光是电磁波中的可见光部分
❖ 光具有波粒二象性
❖ 光在匀质物体中沿直线传播，其 振动方向与传播方向垂直，在空 气中光的传播速度约为30万公里 每秒
❖ 光波的两个相邻波峰或波谷间的 距离为波长，其单位是纳米 (1m=103mm=106um=109n m=1010埃)
❖ 研究光的本质，必须从其现象开始，而其现象，则表现在 光与不同材质、不同尺度的物体相互作用时，表现出不同 的特性。因而，在不同的研究阶段，人们对光的认识也是 不同的。
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光学发展的历史
❖ 光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到 自《墨经》开始2000多年前。
❖ 公元11世纪阿拉伯人伊本·海赛木发明透镜。 ❖ 17世纪上半叶，斯涅耳和笛卡尔将光的反射和折射
上把上述三种半导体二极管统称为发光二极 管。
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1.2光轴 Optical axis
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1.3）正向电压VF Forward voltage 通过发光二极管的正向电流为确定值时， 在两极间产生的电压降。
1.4）反向电流IR Reverse current
加在发光二极管两端的反向电压为确定值时， 流过发光二极管的电流。
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❖ 1.5反向电压VR Reverse voltage LED器件通过的反向电流为确定值时，
在两极间所产生的电压降。 ❖ 1.6光通量Φv Luminous flux
件光学窗口发射的光通量。 ❖ 1.7辐射功率Φe Radiant power
件光学窗口发射的辐射功率。 ❖ 1.8发光（或辐射）强度Iv Luminous（or Radiant）
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INDEX 步进
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三、光学基本知识
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光的现象(小孔成像)
一、光是什么
❖ 人们对事物的本质和规律的认识，都是从认识其现象开 始的。 首先人们认识到光是一种自然现象，即我们注意到不同 物体有不同颜色、亮度。人眼所见的物体要么本身发光， 要么反射来自其它地方的光。除此之外， 光还能使物 体发热，即光具有能量。
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几何光学基本定律
1）. 光的直线传播(rectilinear propagation)定律:
光在均匀媒质中沿直线传播。
现象： (1) 投影(shadow);
(2) 针孔成像(pinhole imaging)
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几何光学基本定律
2） 光的反射(reflection)定律 定律：光在遇到物体时会反射,反 射角等于入射角.
❖ 可见光波长范围从390nm的紫 色光到770nm的红色光
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电磁波谱
可见光谱
线频率 v 与波长 l 的关系: 2021/6/4
v c ----真空中的光17速
光具有波粒二象性
光的反射与折射(微粒性)
反
折
射
射
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光具有波粒二象性
光的干涉与衍射(波动性)
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一、术语和定义
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1.1发光二极管 LED
光学辐射的半导体二极管。严格地讲，术语 LED应该仅应用于发射可见光的二极管；发 射近红外辐射的二极管叫红外发光二极管 （IRED,Infrared Emitting Diode）；发射峰 值波长在可见光短波限附近，由部份紫外辐
射的二极管称为紫外发光二极管；但是习惯
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❖ 光的颜色
1、人眼的视觉解析（三原色） 视网膜细胞结构
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❖ 光的颜色
颜色的表示方法（色度图） １、色调 ２、饱和度 ３、明亮度
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光的颜色
色温
❖ 『色温』的概念，由19世级英国物理学家 威廉·汤姆逊·凯尔文（William Thomson Baron Kelvin 1824-1907）制定，方法为 量测一黑体（如低温铁块）不断升温后所呈 现出的颜色。此一概念的想法是热量（能量） 以『光』的形式释放出来时，不同温度高低 将形成不同的颜色。凯氏经过不断的实验发 现，光源颜色确实与该黑体所受之温度是对 应的，因此色温亦以凯尔文(K)为单位表示 绝对温度高低。 例子:在打铁的过程中，黑色的铁在火炉中逐 渐变成红色，或者火焰随着温度升高而变成 『青蓝色』（此所谓：炉火纯青）。色温的 应用在日常生活中是很广泛的，如日光灯与 钨丝灯照明颜色不同，在摄影及显微摄影中， 色温也是需要经常需要了解和注意的概念。
❖ 在18世纪，光的微粒流理论和光的波动理论都被粗 略地提了出来，但都不很完整。
❖ 在20世纪初，人们一方面从光的干涉、衍射、偏振 以及运动物体的光学现象确证了光是电磁波；而另一 方面又从热辐射、光电效应、光压以及光的化学作用 等无可怀疑地证明了光的量子性——微粒性。人们 在深入入研究微观世界后，才认识到光具有波粒二象 性，愛因斯坦是其中的代表性人物。
不同波长光的折射率不同 一束白光入射时，不同波长的折射角不同
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色散
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折射定律的讨论:
牛顿的色散实验
棱镜与色散（Dispersion）
平行的日光光束经三棱棱折射后，因对玻璃折射率不同而分散成红、橙、
黄、绿、青、蓝、紫等七色光的现象称光之色散。
2021红/6/4光经棱镜，偏向最小,其折射率亦小，紫光最大，折射率亦大。