1、基礎(chǔ)培訓(xùn),目錄 一、術(shù)語和定義 二、 led的測試 三、光學(xué)基本知識,一、術(shù)語和定義,1.1發(fā)光二極管 LED,除半導(dǎo)體激光器外，當電流激勵時能發(fā)射光學(xué)輻射的半導(dǎo)體二極管。嚴格地講，術(shù)語LED應(yīng)該僅應(yīng)用于發(fā)射可見光的二極管；發(fā)射近紅外輻射的二極管叫紅外發(fā)光二極管（IRED,Infrared Emitting Diode）；發(fā)射峰值波長在可見光短波限附近，由部份紫外輻射的二極管稱為紫外發(fā)光二極管；但是習(xí)慣上把上述三種半導(dǎo)體二極管統(tǒng)稱為發(fā)光二極管。,1.2光軸 Optical axis,最大發(fā)光（或輻射）強度方向中心線。,1.3）正向電壓VF Forward voltage 通過發(fā)光二極管的正向電

2、流為確定值時，在兩極間產(chǎn)生的電壓降。 1.4）反向電流IR Reverse current 加在發(fā)光二極管兩端的反向電壓為確定值時，流過發(fā)光二極管的電流。,1.5反向電壓VR Reverse voltage被測LED器件通過的反向電流為確定值時，在兩極間所產(chǎn)生的電壓降。 1.6光通量v Luminous flux通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時，器件光學(xué)窗口發(fā)射的光通量。 1.7輻射功率e Radiant power通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時，器件光學(xué)窗口發(fā)射的輻射功率。 1.8發(fā)光（或輻射）強度Iv Luminous（or Radiant） intensity光源在單位立體角內(nèi)發(fā)射

3、的光（或輻射）通量，可表示為Iv =d/d。,1.9發(fā)光（或輻射）強度Iv Luminous（or Radiant） intensity光源在單位立體角內(nèi)發(fā)射的光（或輻射）通量，可表示為Iv =d/d。 1.10半強度角1/2 Half-intensity angle 在發(fā)光（或輻射）強度分布圖形中，發(fā)光（或輻射）強度大于最大強度一半構(gòu)成的角度（見圖2）。,1.11光譜特性1.11.1峰值發(fā)射波長p Peak-emission wavelength光譜輻射功率最大的波長。1.11.2光譜輻射帶寬 Spectral radiation bandwith光譜輻射功率大于等于最大值一半的波長間隔。,

4、二、 led的測試,點測機按鍵說明,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與點測中心相對位置 C.SET(Chuck set) CCD聚焦高度或針點高度 THETA + 位置轉(zhuǎn)盤 調(diào)整Chuck角度使晶片平行 THETA + 2.PT 2點定一直線，找到晶片一切割道設(shè)A點用搖桿移動晶片并在同一切割道設(shè) B 點 按 SET Chuck會自動調(diào)整角度 C.U/D(Chuck up and down) Chuck從Base上升到Contact位置使晶片與針接觸 C.U/D + C.ADJ + 位置轉(zhuǎn)盤 調(diào)

5、整Chuck高度每格10um順時針上升逆時針下降 START 開始測試 CHECK 暫停 ABORT 取消 INDEX 步進,三、光學(xué)基本知識,一、光是什么 人們對事物的本質(zhì)和規(guī)律的認識，都是從認識其現(xiàn)象開始的。首先人們認識到光是一種自然現(xiàn)象，即我們注意到不同物體有不同顏色、亮度。人眼所見的物體要么本身發(fā)光，要么反射來自其它地方的光。除此之外， 光還能使物體發(fā)熱，即光具有能量。 人類對光的研究，最初主要是試圖回答“人怎么能看見周圍的物體？”之類問題。為了解釋這些現(xiàn)象，人們通過大量觀察、實驗來證實自己的推測，約在公元前400多年(先秦時代)，中國的墨經(jīng)中記錄了世界上最早的光學(xué)知識。它有八條關(guān)于光

6、學(xué)的記載，敘述影的定義和生成，光的直線傳播性和針孔成像，并且以嚴謹?shù)奈淖钟懻摿嗽谄矫骁R、凹球面鏡和凸球面鏡物和像的關(guān)系. 在不斷積累的基礎(chǔ)上逐漸形成了對光學(xué)的研究。,光的現(xiàn)象(投影),光的現(xiàn)象(小孔成像),光學(xué)的基本概念 光學(xué)是研究光的傳播以及它和物質(zhì)相互作用問題的學(xué)科 狹義來說，光學(xué)是關(guān)于光和視見的科學(xué)，optics(光學(xué))這個詞，早期只用于跟眼睛和視見相聯(lián)系的事物。而今天，常說的光學(xué)是廣義的，是研究從微波、紅外線、可見光、紫外線直到 X射線的寬廣波段范圍內(nèi)的，關(guān)于電磁輻射的發(fā)生、傳播、接收和顯示，以及跟物質(zhì)相互作用的科學(xué)。 光學(xué)是物理學(xué)的一個重要組成部分，也是與其他應(yīng)用技術(shù)緊密相關(guān)的學(xué)科。

7、任何一門物理學(xué)科，都必須解決研究對象的兩個問題：是什么？怎么樣？ 研究光的本質(zhì)，必須從其現(xiàn)象開始，而其現(xiàn)象，則表現(xiàn)在光與不同材質(zhì)、不同尺度的物體相互作用時，表現(xiàn)出不同的特性。因而，在不同的研究階段，人們對光的認識也是不同的。,光學(xué)發(fā)展的歷史 光學(xué)是一門有悠久歷史的學(xué)科，它的發(fā)展史可追溯到自墨經(jīng)開始2000多年前。 公元11世紀阿拉伯人伊本海賽木發(fā)明透鏡。 17世紀上半葉，斯涅耳和笛卡爾將光的反射和折射的觀察結(jié)果，歸結(jié)為今天大家所慣用的反射定律和折射定律。 1665年，牛頓進行太陽光的實驗，它把太陽光分解成各種顏色 同時，根據(jù)光的直線傳播性，他認為光是一種微粒流。微粒從光源飛出來，在均勻媒質(zhì)內(nèi)遵

8、從力學(xué)定律作等速直線運動。牛頓用這種觀點對折射和反射現(xiàn)象作了解釋。 惠更斯是光的微粒說的反對者，他創(chuàng)立了光的波動說。提出“光同聲一樣，是以球形波面?zhèn)鞑サ摹薄?在18世紀，光的微粒流理論和光的波動理論都被粗略地提了出來，但都不很完整。 在20世紀初，人們一方面從光的干涉、衍射、偏振以及運動物體的光學(xué)現(xiàn)象確證了光是電磁波；而另一方面又從熱輻射、光電效應(yīng)、光壓以及光的化學(xué)作用等無可懷疑地證明了光的量子性微粒性。人們在深入入研究微觀世界后，才認識到光具有波粒二象性，愛因斯坦是其中的代表性人物。,光的本質(zhì)和特性 光是電磁波中的可見光部分 光具有波粒二象性 光在勻質(zhì)物體中沿直線傳播，其振動方向與傳播方向垂

9、直，在空氣中光的傳播速度約為30萬公里每秒 光波的兩個相鄰波峰或波谷間的距離為波長，其單位是納米(1m=103mm=106um=109nm=1010埃) 可見光波長范圍從390nm的紫色光到770nm的紅色光,電磁波譜,線頻率 v 與波長 l 的關(guān)系:,-真空中的光速,可見光譜,光具有波粒二象性,光的反射與折射(微粒性),反射,折射,光的干涉與衍射(波動性),光具有波粒二象性,波動性 粒子性,光具有波粒二象性,光學(xué)研究分類 我們通常把光學(xué)分成幾何光學(xué)、物理光學(xué)、量子光學(xué)及現(xiàn)代光學(xué)： 一、幾何光學(xué)：以光的直線傳播規(guī)律為基礎(chǔ)，主要研究各種成 像光學(xué)儀器的理論。 二、物理光學(xué)：研究光的電磁理論和傳播

10、規(guī)律，特別是干涉、 衍射、偏振的理論和應(yīng)用。所以也稱為波動光 學(xué)。 三、量子光學(xué)：以光的量子理論為基礎(chǔ)，研究光與物質(zhì)相互作 用的規(guī)律，如光電效應(yīng)的研究。 四、現(xiàn)代光學(xué)：以激光問世為標志，與許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域緊密 結(jié)合，派生了許多新的分支學(xué)科。,幾何光學(xué)的基本定律 1、光的直線傳播定律 、光的反射定律 、光的折射定律 4、 光的可逆性,幾何光學(xué)基本定律,1）. 光的直線傳播(rectilinear propagation)定律:,光在均勻媒質(zhì)中沿直線傳播。,現(xiàn)象：,(1) 投影(shadow);,(2) 針孔成像(pinhole imaging),幾何光學(xué)基本定律,2） 光的反射(reflecti

11、on)定律,定律：光在遇到物體時會反射,反射角等于入射角.,應(yīng)用舉例 : 鏡子、潛望鏡,反射定律的討論：,反射角只決定于入射角，與波長及媒質(zhì)無關(guān) 反射面可以是任意形狀，光滑或粗糙； 反射的應(yīng)用-反射棱鏡；,角錐棱鏡 (Corner prism):,反向作用,后反射直角棱鏡,光線進入棱 鏡,依次經(jīng)三 直角面反射 后,出射光線 與入射光線反 向平行,后反射鏡又稱四面直角體,空間一定范圍的光線,依次經(jīng)三個相互垂直的平面反射后,出射光線的方向與入射光線的方向相反.這種棱鏡在激光諧振腔中可以代替高反射介質(zhì)鏡;在激光測距中把它當作被測目標的反射器,不僅減少能量損失,而且減少了瞄準調(diào)整的困難;在高速公路上,

12、這樣的四面體常用來作“無源路燈”.,五角棱鏡,直角棱鏡：,對著光看，反射后圖像上下方位對調(diào),借助光在棱鏡中的全反射，改變光進行的方向. 棱鏡被廣泛應(yīng)用在各種光學(xué)儀器中和各種實驗光路中.由于全反射時光能量能完全返回原介質(zhì),所以它比鍍鋁或鍍其他介質(zhì)膜的反射鏡更優(yōu)越,后者的反射面上對光能量有一定的吸收.,組合波羅棱鏡，望遠鏡正像系統(tǒng),使像面旋轉(zhuǎn)1800,下頁,上頁,Dove棱鏡-(圖像上下方位對調(diào)),3） 光的折射(refraction)定律,兩種媒質(zhì)n1和n2，入射光線從媒質(zhì)1射到分界面上。,入射面：由入射光線與法線構(gòu)成的平面,定律：1）反射線和折射線 在入射面內(nèi) 2） （Snells law）；

13、,折射.swf,幾何光學(xué)基本定律,折射定律的討論：,光密媒質(zhì)（denser medium）-折射率大的媒質(zhì)；,光疏媒質(zhì)（rarer medium）-折射率小的媒質(zhì)；,定義：,（1）光從光疏進入光密時：,由,(2)光從光密進入光疏時：,時,- 臨界角（critical angle）,當i1 臨界角ic時，,發(fā)生全內(nèi)反射（total internal reflection）,(3) 全反射的應(yīng)用全反射棱鏡和光纖（optical fiber）,棱鏡與色散（Dispersion）,介質(zhì)的折射率:,不同顏色（波長）的光在介質(zhì)中的傳播速度v不同,因為,不同波長光的折射率不同,色散,一束白光入射時，不同波長

14、的折射角不同,折射定律的討論：,折射定律的討論:,平行的日光光束經(jīng)三棱棱折射后，因?qū)ΣＡд凵渎什煌稚⒊杉t、橙、 黃、綠、青、藍、紫等七色光的現(xiàn)象稱光之色散。 紅光經(jīng)棱鏡，偏向最小,其折射率亦小，紫光最大，折射率亦大。,棱鏡與色散（Dispersion）,牛頓的色散實驗,折射定律的討論:,自然界的色散現(xiàn)象,彩虹,光的顏色 1、光是由7種顏色的波組成的,光的顏色 1、人眼的視覺解析（三原色） 在前面的內(nèi)容中，我們已經(jīng)了解到色彩其實是由可見光波波長和頻率，而人的眼睛之所以對色彩有反應(yīng)？通過醫(yī)學(xué)解剖發(fā)現(xiàn)，人的眼睛視網(wǎng)膜是由兩種不同的細胞所組成：柱狀 - ROD細胞負責(zé)感光，錐狀 cone細胞負責(zé)感

15、色。其中錐狀細胞有3種不同受體，即對紅色（R）、綠色（G）和藍(B）色敏感。后來，這三色被定義為三原色。,光的顏色 1、人眼的視覺解析（三原色） 視網(wǎng)膜細胞結(jié)構(gòu),光的顏色 顏色的表示方法（色度圖） 、色調(diào) 、飽和度 、明亮度,色溫的概念，由19世級英國物理學(xué)家威廉湯姆遜凱爾文（William Thomson Baron Kelvin 1824-1907）制定，方法為量測一黑體（如低溫鐵塊）不斷升溫后所呈現(xiàn)出的顏色。此一概念的想法是熱量（能量）以光的形式釋放出來時，不同溫度高低將形成不同的顏色。凱氏經(jīng)過不斷的實驗發(fā)現(xiàn)，光源顏色確實與該黑體所受之溫度是對應(yīng)的，因此色溫亦以凱爾文(K)為單位表示絕對

16、溫度高低。 例子:在打鐵的過程中，黑色的鐵在火爐中逐漸變成紅色，或者火焰隨著溫度升高而變成青藍色（此所謂：爐火純青）。色溫的應(yīng)用在日常生活中是很廣泛的，如日光燈與鎢絲燈照明顏色不同，在攝影及顯微攝影中，色溫也是需要經(jīng)常需要了解和注意的概念。,光的顏色 色溫,4） 光的可逆性,在反射和入射定律中，光線如果沿反射和折射方向反向入射時，則相應(yīng)的反射和折射光將沿原來的入射 光的方向逆向返回,既光路是可逆的。,幾何光學(xué)基本定律,透鏡成像原理 凸透鏡和凹透鏡,中間比邊緣后的透鏡稱為凸透鏡，凸透鏡對光線有匯聚作用。,中間比邊緣薄的透鏡稱為凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用。,透鏡成像原理 凸透鏡和凹透鏡,凸透鏡（會聚光）,凹透鏡（發(fā)散光）,透鏡成像原理 實像和虛象,當物體與透鏡的距離大于焦距時，物體成倒立的像，這個像射向凸透鏡的光經(jīng)過凸透鏡會聚而成的，是實際光線的會聚點，能用光屏承接，是實像。如投影。 當物體與透鏡的距離小于焦距時，物體成正立的虛像（不能用光屏接收到，只能用眼睛看到），是虛像。如鏡像。,透鏡成像原理 凸透鏡,凸透鏡對光線有匯聚作用。凸透鏡能使平行光匯聚在一點，這個點叫做焦點（focus）。 焦點到透鏡中心的距離f叫做焦距（focallength）。 物體到透鏡中心的距離簡稱為物距u。 像到透鏡中心的距離間稱為像距v。,透鏡成像原理 凸透鏡成像的規(guī)律 5種典型