光電子器件物理实验指导书(修改).doc

光电子器件物理实验 实验1 光源与光度辐射度参数的测量 实验目的： 通过用棱镜等器件对发白光的LED（发光二极管）发出的光进行分光的测量和对光电综合实验平台上所用光源发出光进行照度测量的实验。学习光本性的基本常识，巩固“光电技术”教科书中第一章关于光的度量内容，并掌握光电综合实验平台所用光源的发光特性；通过对光源照度的调节与测量，熟悉进行光电实验过程中所用数字仪表使用方法，为后面实验做技术准备。 实验仪器： 光电综合实验平台主机系统1台； 60°分光棱镜及其夹持装置各1个； 焦距f =50mm的透镜及其支架1只； 发白光的LED平行光源（远心照明光源）及其夹持装置各1个； 狭缝及其夹持装置各1个； 像屏及其夹持装置各1个； 磁性表座4个； 实验内容： 棱镜对“白光”的分光特性； 掌握分光光谱的分布规律； 测量远心照明光源在不同位置上的照度； 实验步聚： 棱镜分光实验 ① 认识实验所用器件 从光电综合实验平台备件箱中取出如图2.1-4所示的分光棱镜、棱镜安装调整机构、发白光的LED远心照明光源、可调狭缝与像屏。将这些器材按如图2.1-5所示的方式安装在光学实验台上。打开实验平台上的电源开关，将远心照明光源的电源线接到平台的+5V(VCC)电源上（注意其极性，红插头接VCC）,使LED光源发出一束白色平行光，然后，在光路中插入可调宽度的狭缝，使通过狭缝形成的窄条白光投射到分光棱镜的工作面上，调整（旋转）分光棱镜，改变白光的入射角，再移动像屏位置，观察窄条白光被分光的现象，将有彩色条形光带从棱镜的另一个工作面发射出去。若像屏位置合适，在像屏上将观测到彩色条带。分析各种彩条带的颜色分布规律，记录各色彩条的排列顺序。 若将50mm焦距的透镜安装在棱镜与像屏之间，并适当调整透镜与棱镜之间的距离L，与透镜与像屏之间的距离L`，观察像屏上彩条的变化。分析变化的原因。 2）观测发光二极管经光栅分光后的光谱分布 将图2.1-6所示的白光LED光源换成发蓝光、绿光和发红光的光源，观察此时像屏上色带变化。分析并记录色条的颜色和位置的变化，说明位置变化的原因。通过该实验要充分认识LED光源的光谱分布特性与光谱谱线位置与波长相关的概念，为学习光栅光谱仪器奠定基础。 3）发光二极管电流与亮度的关系 从实验平台备件箱中取出各种单色LED发光管与通用实验装置，把LED发光二极管插入通用实验装置，构成LED光源，把照度计的探测头与LED光源相对按着如图2.1-7所示的结构安装在光学台上，将它们它们的引线和电流表按如图2.1-8所示的电路连接成测量电路，在测量电路中调整电阻用50Ω固定阻值电阻与1kΩ电位器相连接，便于调整流过LED发光管的电流ILED。在发光二极管的供电电路中串入数字电流表，测量流过LED的电流ILED。 打开实验平台的电源开关，在发光管未点亮时测出暗背景照度Evb；然后，通过串入发光二极管的1kΩ电位器调节发光电流ILED，记录不同发光电流ILED下的光照度Ev，将其填入表2.1-1；改变LED与光电探测头间的距离，再重复进行上述实验，分析数据变化的原因。将LED与光电探测头间的距离L锁定，找出电流ILED与照度间Ev的关系。 关机与结束： 所测的数据及实验结果（包括实验曲线）保存好，分析实验结果的合理性，如不合理，则应重新补作上述实验；若合理，可以进行关机； 将实验平台的电源关掉，再将所用的配件放回配件箱； 将实验所用仪器收拾好，再请指导教师检查，批准后离开实验室。 实验2 LED光谱特性的测量与光栅光谱仪 实验目的： LED灯的特性直接关系到它的应用，尤其是它的发光强度分布特性与光谱特性是人们普遍关心的重要特性，也是难于测量的特性。光源的光谱内含有丰富的信息，为此人们研制出各种光谱探测器进行物质化学成分的分析。安排这个实验有助于学生了解LED发出的光谱成分，并深入掌握光谱探测器的特性，更合理地运用它于分析不同光源的光谱。 实验仪器： 1）光电综合实验平台主机； 2）发光光谱测试仪； 3）发出不同颜色光的被测LED器件； 实验内容： LED发光光谱特性既有别于LD（半导体激光器）又有别于钨丝灯等热辐射体的发光，它的单色性远不如LD，但是光谱范围是有限宽度的，具有较好的单色性，当然通过二次光致发光获得的“白光”LED的光谱较为丰富，但是仍然无法与钨丝灯等热辐射体的发光光谱相比。描述LED发光光谱特性的方法是测量它的光谱辐射带宽与功率分布。不同颜色与种类的LED发出的光谱辐射带宽与功率分布差异很大。在用LED构成大屏幕显示器应用领域为获得不同颜色的显示效果，必须对所用的LED器件进行光谱特性的测量，以便正确地配制出各种颜色的图案。 实验步骤： （1）熟悉测量仪器 LED光源光谱分布测量的实验要用到LED光谱分布测试仪，它的外形图如图1