畢業(yè)設計（論文）led光源在物理實驗中的應用研究

1、<p>　　湖 南 科 技 大 學</p><p>　　畢 業(yè) 設 計（ 論 文 ）</p><p>　　二〇一五年五月二十日</p><p>　　湖 南 科 技 大 學</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　物理與電子科學學 院 光信息科學與技術

2、 系（教研室）</p><p>　　系（教研室）主任: （簽名） 年 月 日</p><p>　　學生姓名: 學號: 專業(yè): 光信息科學與技術 </p><p>　　1 設計（論文）題目及專題： LED光源在物理實驗中的應

3、用研究 </p><p>　　2 學生設計（論文）時間：自 2015 年 3 月 1 日開始至 2015 年 5 月 20 日止</p><p>　　3 設計（論文）所用資源和參考資料：</p><p><b>　?。?）中國知網(wǎng)</b></p><p><b>　?。?/p>

4、2）百度百科</b></p><p><b>　?。?）圖書</b></p><p>　　4 設計（論文）應完成的主要內(nèi)容：</p><p>　?。?）簡介LED的發(fā)展現(xiàn)狀及應用</p><p>　?。?）介紹LED和幾種傳統(tǒng)光源的結(jié)構及工作原理</p><p>　?。?）介紹LED光

5、源在物理實驗中的應用</p><p>　　5 提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求：</p><p>　?。?）提交形式：論文。</p><p><b>　?。?）要求：</b></p><p>　?、僬撐淖謹?shù)在8000字以上；</p><p>　?、诓閰⒖嘉墨I10篇以上；<

6、/p><p>　?、壅撐母袷桨凑铡昂峡萍即髮W本科生畢業(yè)論文要求與撰寫規(guī)范”撰寫。</p><p>　　6 發(fā)題時間： 2015 年 3 月 1 日</p><p>　　指導教師： （簽名）</p><p>　　學 生： （簽名）</p><p&g

7、t;<b>　　摘 要</b></p><p>　　LED是繼白熾燈、熒光燈和高強度放電燈之后的第四代新光源，具有體積小，壽命長，環(huán)保安全等特點。本文主要研究LED光源在物理實驗中的應用及工作原理，首先簡要介紹了LED光源的發(fā)展歷史及應用前景；接著將LED與傳統(tǒng)光源進行了比較，并分析了LED相較于傳統(tǒng)光源的一些優(yōu)點；最后探討了用LED光源改良物理實驗的方法，并提出了幾點意見。</p&

8、gt;<p>　　關鍵詞: LED光源；傳統(tǒng)光源；物理實驗</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the characteristics of small, long-life, environmental protection and security, LED is the fourth generati

9、on lighting after the incandescent lamp, fluorescent lamp and high intensity discharge lamp. In the paper, the applications and operating principles of LED in physical experiment are researched. Firstly, the history and

10、prospects of LED lights are briefly introduced.; Then then, compare the LED with and the conventional lights are compared, and analyze the advantages of LED lights are a</p><p>　　Keywords: LED lights; Conven

11、tional lights; Physical experiments</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒論- 1 -</p><p>　　1.1 本文研究背景及意義- 1 -</p><p>　　1.2 本文主要內(nèi)容與結(jié)構安排- 2 -</p><p

12、>　　第二章 LED光源與傳統(tǒng)光源- 3 -</p><p>　　2.1 傳統(tǒng)光源- 3 -</p><p>　　2.1.1 傳統(tǒng)光源的種類- 3 -</p><p>　　2.1.2傳統(tǒng)光源的應用與發(fā)展- 6 -</p><p>　　2.2 LED光源- 7 -</p><p>　　2.2.1 LED的

13、特性及其工作原理- 7 -</p><p>　　2.2.2 LED的應用及其發(fā)展前景- 8 -</p><p>　　2.3 LED光源與傳統(tǒng)光源的比較- 9 -</p><p>　　2.4 本章小結(jié)- 11 -</p><p>　　第三章 LED光源在物理實驗中的應用- 12 -</p><p>　　3.1

14、LED光源在光學實驗中的應用- 12 -</p><p>　　3.1.1 薄透鏡焦距測定實驗- 12 -</p><p>　　3.1.2 LED在全息照相實驗中的應用- 13 -</p><p>　　3.1.3 分光計讀數(shù)照明- 14 -</p><p>　　3.2 LED光源在電學實驗中的應用- 15 -</p>&

15、lt;p>　　3.2.1 LED在自感現(xiàn)象演示實驗中的應用- 15 -</p><p>　　3.2.2 LED在電磁感應現(xiàn)象演示實驗中的應用- 16 -</p><p>　　3.2.3 LED在電容充放電演示實驗中的應用- 17 -</p><p>　　3.3 LED光源在其他物理實驗中的應用- 18 -</p><p>　　3

16、.3.1 LED演示光纖通信- 18 -</p><p>　　3.3.2 LED在運動學實驗中的應用- 19 -</p><p>　　3.4 本章小結(jié)- 20 -</p><p>　　第四章 結(jié)論- 21 -- 21 -- 22 -</p><p>　　參考文獻- 22 -- 22 -- 23 -</p><p&

17、gt;　　致 謝- 23 -- 23 -- 24 -</p><p>　　第一章 緒論- 1 -</p><p>　　1.1 本文研究背景及意義- 1 -</p><p>　　1.2 本文主要內(nèi)容與結(jié)構安排- 2 -</p><p>　　第二章 LED光源與傳統(tǒng)光源- 3 -</p><p>　　2.1 傳

18、統(tǒng)光源- 3 -</p><p>　　2.1.1 傳統(tǒng)光源的種類- 3 -</p><p>　　2.1.2傳統(tǒng)光源的應用與發(fā)展- 6 -</p><p>　　2.2 LED光源- 7 -</p><p>　　2.2.1 LED的特性及其工作原理- 7 -</p><p>　　2.2.2 LED的應用及其發(fā)展前

19、景- 8 -</p><p>　　2.3 LED光源與傳統(tǒng)光源的比較- 10 -</p><p>　　2.4 光度學相關參數(shù)簡介- 12 -</p><p>　　2.5 本章小結(jié)- 12 -</p><p>　　第三章 LED光源在物理實驗中的應用- 13 -</p><p>　　3.1 LED光源在光學實驗

20、中的應用- 13 -</p><p>　　3.1.1 薄透鏡焦距測定實驗- 13 -</p><p>　　3.1.2 LED在全息照相實驗中的應用- 14 -</p><p>　　3.1.3 分光計讀數(shù)照明- 15 -</p><p>　　3.2 LED光源在電學實驗中的應用- 16 -</p><p>　　

21、3.2.1 LED在自感現(xiàn)象演示實驗中的應用- 16 -</p><p>　　3.2.2 LED在電磁感應現(xiàn)象演示實驗中的應用- 17 -</p><p>　　3.2.3 LED在電容充放電演示實驗中的應用- 18 -</p><p>　　3.3 LED光源在其他物理實驗中的應用- 19 -</p><p>　　3.3.1 LED演示

22、光纖通信- 19 -</p><p>　　3.3.2 LED在運動學實驗中的應用- 20 -</p><p>　　3.4 本章小結(jié)- 21 -</p><p>　　第四章 結(jié)論- 22 -</p><p>　　參考文獻- 23 -</p><p>　　致 謝- 24 -</p><p&

23、gt;<b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　建設資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會是我國在新世紀的一個全民參與的重大任務。隨著產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，在競爭激烈的當今社會，資源的使用愈發(fā)緊張，而照明耗能約占世界用電總能耗的25%。倘若用發(fā)光效率高、壽命長、綠色環(huán)保且成本低廉的光源取代傳統(tǒng)高耗能、低效率光源，無疑將對我國乃至世界的可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略性意義。</p><p&g

24、t;　　1.1 本文研究背景及意義</p><p>　　LED（Light Emitting Diode）是一種半導體器件，它可以將電能轉(zhuǎn)化為光能。LED作為一種節(jié)能，高效，安全，耐用的新型光源，制作工藝日益趨于完善，傳統(tǒng)光源行業(yè)受到LED光源的沖擊已成事實，不僅是因為LED具有以上優(yōu)勢，同時也由于LED在全球生產(chǎn)范圍的擴大及生產(chǎn)技術的提升。</p><p>　　作為常用電子器件，LED被

25、廣泛地應用于電子產(chǎn)品、家用電器、儀器儀表中，并且在照明領域正逐漸取代傳統(tǒng)光源。LED照明的能耗僅是白熾燈的十分之一、日光燈的五分之一左右，若用LED光源取代傳統(tǒng)光源，不但可以減少能源的消耗不但可以降低資源的消耗，還可以減少二氧化碳氣體的排放還可以減少CO2氣體的釋放，從而抑制了溫室效應。一項調(diào)查表明，我國平均每年在照明領域的用電可達三千億度以上，若用發(fā)光二極管代替所有傳統(tǒng)光源若用LED代替所有傳統(tǒng)光源，將至少可以節(jié)約30%的照明用電，這

26、與總投資超過兩千億的三峽工程全年的發(fā)電量不相上下[1]。LED的出現(xiàn)對解決日趨嚴重的能源問題而言，無疑具有舉足輕重的意義。近幾年半導體技術發(fā)展迅猛，LED新品不斷地出現(xiàn)。LED不光在生活照明領域應用廣泛，,在物理實驗教學中的用途也顯得越來越無可替代。</p><p>　　物理學是一門研究物體結(jié)構和相互作用的科學，它以觀察和實驗為基礎，實驗對于學生理解和掌握物理現(xiàn)象的基本原理有著不可替代的作用，因此物理學也是一門實

27、驗科學。而在物理實驗中，電學和光學實驗往往占有較大比重，實驗室使用的光源一般有汞燈、熒光燈和白熾燈等傳統(tǒng)光源，這類光源發(fā)光通常需要用到變壓器或鎮(zhèn)流器，因此造成光源體積過大，使用很不方便。除此之外，這類光源發(fā)光效率普遍不高，使用壽命較短，安全性也不高[2]。由于實驗經(jīng)費和設備的局限性，目前國內(nèi)大多數(shù)實驗室使用的光源仍然是傳統(tǒng)光源。隨著科技的不斷創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)的不斷優(yōu)化，LED的光效也有了很大的提高，價格也逐漸走低。因為LED光源具有光效高、壽

28、命長、綠色環(huán)保等優(yōu)點，近幾年來不斷有人嘗試用LED替代白熾燈、汞燈和鈉燈等傳統(tǒng)光源在實驗中應用。發(fā)光二極管除了具有以上優(yōu)點外 ，,還具有單向?qū)ㄐ?、工作功率小、顏色多樣等特性。在物理實驗?，利用發(fā)光二極管的上述特性,，（注意中英文標點符號的使用，后面相應的一并修改）可以生動地顯示電流的流向及檢測有無電流產(chǎn)生。因此，如何將LED很好地應用到物理實驗中,，對于節(jié)能環(huán)保，提高實驗準確性及安全性具有不容忽視的作用，同時</p>

29、<p>　　1.2 本文主要內(nèi)容與結(jié)構安排</p><p>　　本論文的研究目標是LED光源在物理實驗中的應用情況，運用分析法與實驗法，將LED光源與鈉光燈等常見的傳統(tǒng)光源進行比較，從而得出LED光源優(yōu)于傳統(tǒng)光源的方面，為LED在物理實驗乃至其他各個領域中的廣泛應用提供理論基礎在物理實驗乃至其他各行各業(yè)的普及提供理論基礎。本文一共四個章節(jié)，具體結(jié)構安排如下：</p><p>　　

30、第一章，緒論，對課題的背景來源、研究的意義和主要內(nèi)容作了簡要說明，并對相關研究的現(xiàn)狀做簡要分析。</p><p>　　第二章，LED光源和傳統(tǒng)光源，介紹LED和傳統(tǒng)光源的工作原理、結(jié)構和應用等，并將LED和傳統(tǒng)光源進行對比。</p><p>　　第三章，LED光源在物理實驗中的應用在物理實驗中的運用，介紹LED光源在幾個物理實驗中的應用及其工作原理光源在幾個物理實驗中的運用及其工作原理，并

31、分析其實驗效果優(yōu)于傳統(tǒng)光源的方面并分析其效果優(yōu)于傳統(tǒng)光源的具體表現(xiàn)。</p><p>　　第四章，結(jié)論，總結(jié)研究情況并得出結(jié)論，收獲和體會，同時指出整個設計工作中的不足之處和需要改進的地方。</p><p>　　第二章 LED光源與傳統(tǒng)光源</p><p>　　本章簡要介紹了傳統(tǒng)光源和LED光源的主要特征與工作原理，并指出了兩者各自的發(fā)展史和應用情況。最后介紹了一些

32、相關的光度學知識，以便我們更好地了解傳統(tǒng)光源和LED的具體特性，為后文介紹LED光源在實驗中的應用做鋪墊。</p><p><b>　　2.1 傳統(tǒng)光源</b></p><p>　　傳統(tǒng)光源在我國出現(xiàn)得比較早，應用領域較為廣泛，其主要包括以白熾燈、熒光燈和鈉光燈等為代表的一般照明光源。傳統(tǒng)光源由于其結(jié)構簡單，造價低廉，在相當長一段時期內(nèi)占有照明市場的很大比重。<

33、/p><p>　　2.1.1 傳統(tǒng)光源的種類</p><p><b>　　1. 白熾燈</b></p><p>　　白熾燈是照明史上出現(xiàn)得最早的電燈，它是通過將燈絲加熱至很高溫度它是通過將燈絲升高至一定溫度，然后向外輻射形成可見光的。美國發(fā)明家愛迪生于19世紀70年代制成第一盞白熾燈以來，人們又對燈絲的材料、結(jié)構進行了各種各樣的改進，白熾燈的光效也

34、在這個過程中得到不斷提高。</p><p>　　近年來白熾燈的生產(chǎn)技術已趨于完備，然而由于白熾燈燈絲所耗電量只有一小部分能轉(zhuǎn)化為可見光，其光效依然非常低，所以越來越多的國家和地區(qū)開始用其他高效光源取代白熾燈，白熾燈逐漸開始退出照明市場白熾燈逐漸被照明市場拒之門外。</p><p>　　白熾燈的構造較為簡單，主要由燈絲、導線、感柱、燈頭、玻殼幾部分組成玻殼幾部分構成，其結(jié)構如圖2.1所示[3

35、]。</p><p>　　圖2.1 白熾燈結(jié)構</p><p>　　玻殼：外形呈圓球狀，由鉑組玻璃制成，它使燈絲和外界隔離，既能起到保護燈絲的作用，又能最大限度地保持光的透過率。白熾燈在正常工作狀態(tài)時下，其玻殼外表面的溫度超過了100攝氏度℃。</p><p>　　燈絲：目前的燈絲一般由鎢絲構成。鎢絲在高溫下易與空氣反應。通電以后，燈絲溫度可以達到兩千攝氏度以上，只

36、要玻殼內(nèi)存在少許空氣，鎢絲就會迅速被氧化成三氧化鎢并被燒斷。</p><p>　　導線：由內(nèi)導絲、杜美絲和外導絲三部分共同組成。內(nèi)導絲用的作用是來導電與固定燈絲，一般由銅絲制成；外導絲的作用是連接燈頭以保證供電，也是由銅絲制成；內(nèi)、外導絲之間一段紅色的金屬絲即杜美絲，它同玻璃感柱密切結(jié)合，保證燈內(nèi)的密閉環(huán)境。</p><p>　　感柱：形狀為喇叭狀的硬質(zhì)玻璃，與玻殼相連，既能固定燈內(nèi)的金屬

37、部件，又能通過其抽走玻殼內(nèi)的空氣，使燈內(nèi)形成真空。將其下端燒焊密封后，空氣就無法進入燈內(nèi)了。</p><p>　　燈頭：連接燈座和接通電源的金屬器件，同玻殼粘結(jié)在一起構成密閉空間。</p><p><b>　　2. 鹵鎢燈</b></p><p>　　鹵鎢燈也是白熾燈的一種。與普通白熾燈不同的是，其玻殼內(nèi)填充的是含有部分鹵化物或鹵族元素的氣體，

38、其結(jié)構如圖2.2所示。在普通白熾燈中，高溫下蒸發(fā)的鎢容易在玻殼上大量積淀高溫下蒸發(fā)的鎢容易在玻殼內(nèi)表面大量積淀，會產(chǎn)生使燈泡玻殼變黑的現(xiàn)象，從而使光的透過率下降，降低光效。鹵鎢燈的發(fā)明很好地改善了這一現(xiàn)象，它是在玻殼內(nèi)充入六價元素氟、氯或溴等鹵族元素，使它們和附著在燈內(nèi)壁的鎢反應生成鹵化物。這些鹵化物在高溫下極不穩(wěn)定，當遇到灼熱的燈絲后迅速分解，又重新生成鎢回到了燈絲上[4]。</p><p>　　圖2.2 鹵鎢

39、燈結(jié)構</p><p>　　為了使玻殼內(nèi)生成氣態(tài)的鹵化物，鹵鎢燈的燈壁溫度要比一般的白熾燈要高得多。所以鹵鎢燈的尺寸比白熾燈就要小很多，玻殼只能由耐強熱的石英玻璃或硬質(zhì)玻璃制成。由于玻殼尺寸小，硬度高，加之工作時溫度較高，燈內(nèi)的工作氣壓往往比普通白熾燈要大很多。由于在鹵鎢燈中鎢的蒸發(fā)得到有效的抑制，玻殼的發(fā)黑現(xiàn)象也得到消除，所以燈絲工作溫度和發(fā)光效率都大大提高，燈泡的壽命也得到相應延長。</p>&

40、lt;p><b>　　3. 熒光燈</b></p><p>　　熒光燈是當前比較節(jié)能的照明燈具光源之一，它屬于弧光放電光源。在通電后，燈內(nèi)的氣壓迅速降低，氣態(tài)汞在低氣壓的作用下會釋放紫外線，從而使玻殼內(nèi)壁上的熒光物質(zhì)被激活，并發(fā)出可見光。熒光燈的結(jié)構如圖2.3所示。</p><p>　　熒光燈主要由燈絲和管型玻殼構成，玻殼內(nèi)側(cè)涂有一層熒光物質(zhì)，燈絲又稱為陰極，上

41、面涂有一層電子粉。通交流電后，燈絲會交替轉(zhuǎn)換為陰極和陽極。芯柱起到固定燈絲的作用，同時與玻璃燈管相連形成密閉空間，燈管內(nèi)充滿了水銀蒸氣與惰性氣體[5]。在通電時，陰極發(fā)熱產(chǎn)生并釋放出自由電子，電子打在燈管內(nèi)自由移動的汞原子上，能量發(fā)生了轉(zhuǎn)移，汞原子吸收電子的能量后，釋放出紫外線并被熒光粉充分吸收即可產(chǎn)生肉眼能夠看見的光。</p><p>　　圖2.3 熒光燈結(jié)構</p><p><b

42、>　　4. 鈉燈</b></p><p>　　鈉燈是利用固體鈉在高溫下形成蒸氣并產(chǎn)生放電，從而形成肉眼可見的光的電光源。鈉燈按其種類可分為低壓鈉燈和高壓鈉燈，其結(jié)構如圖2.4和圖2.5所示。</p><p>　　低壓鈉燈是利用鈉在低壓環(huán)境下放電形成可見光的電光源，其正常工作時，燈內(nèi)氣壓最多只有幾個帕。在玻殼內(nèi)充滿了氬氖惰性氣體。剛開始通電后，燈管呈現(xiàn)出Ne的特征紅光，隨著

43、燈內(nèi)溫度逐漸升高，鈉開始蒸發(fā)并輻射出可見光。低壓鈉燈的發(fā)光光譜大部分集中在可見光光譜范圍內(nèi)，故其發(fā)光效率很高。</p><p>　　高壓鈉燈大都由多晶氧化鋁管，鐵絲框架，電極與玻殼等部分組成，燈管內(nèi)充滿了鈉，汞蒸氣和稀有氣體。放電時，燈管內(nèi)部氣壓大于0.01兆帕。在恒定電壓條件下，電路中一般需要串聯(lián)一個穩(wěn)壓器以保證燈泡正常工作所需的額定電壓。加電壓后，電極之間形成電弧，使得管內(nèi)溫度迅速升高，電子從陰極逸出并向陽極

44、運動，在此過程中不斷撞擊管內(nèi)自由移動的鈉原子和汞原子，并產(chǎn)生了能量轉(zhuǎn)移，獲得能量的鈉原子和汞原子在恢復到穩(wěn)定狀態(tài)的過程中，會將一部分能量以可見光的形式釋放[6]。</p><p>　　圖2.4 低壓鈉燈結(jié)構 圖2.5 高壓鈉燈結(jié)構</p><p>　　2.1.2傳統(tǒng)光源的應用與發(fā)展</p><p>　　人類社會自發(fā)現(xiàn)火并利用火照明以

45、來，走過了制造和使用油燈、煤氣燈和蠟燭的漫長歲月，自1879年美國科學家愛迪生發(fā)明第一盞電燈以來，人類在照明之路上一直不斷前進。照明光源是一種文化，是一段悠久的歷史，它蘊含著人類文明不斷前進的動力，凝聚著人類美好的理想和無窮的智慧。(將圖片高度修改為7.83，否則，看起來大了一些)</p><p>　　圖2.6 傳統(tǒng)光源在各種場所的應用</p><p>　　傳統(tǒng)光源在照明領域一直有著舉足輕

46、重的地位，隨著科技日新月異的發(fā)展，傳統(tǒng)光源逐漸朝著節(jié)能、高效、環(huán)保的方向不斷發(fā)展，即使在LED光源不斷普及的今天，傳統(tǒng)光源任然占有一席之地。傳統(tǒng)光源的應用十分廣泛，主要應用于各種不同場所的照明，如圖2.6所示。</p><p>　　圖2.6 傳統(tǒng)光源在各種場所的應用</p><p><b>　　2.2 LED光源</b></p><p>　　L

47、ED作為綠色節(jié)能的新時期照明光源，有著許多傳統(tǒng)光源未曾有過的優(yōu)點及用途。本節(jié)主要對LED光源的特性和工作原理做了簡要說明，并對其應用前景進行了展望。</p><p>　　2.2.1 LED的特性及其工作原理</p><p>　　LED具備許多突出的特點，和一般的傳統(tǒng)光源相比，它的發(fā)展?jié)摿Ω?，用途更廣。一般來說其優(yōu)點主要有：</p><p>　　1. 效率高：LED

48、是固體半導體發(fā)光器件，依靠電子獲得能量躍遷發(fā)光，其發(fā)光效率可高達97%，遠高于傳統(tǒng)光源。</p><p>　　2.體積?。篖ED大都由一塊被密封在透明樹脂內(nèi)部的微型晶片構成，尺寸較小，使用方便。容易開發(fā)成為各種精致的點、線、面型應用產(chǎn)品。</p><p>　　3. 能耗低：LED的工作電壓一般為2-3.6V，工作電流一般為0.02-0.03A，故其功率較小，能耗較低。</p>

49、<p>　　4. 壽命長：LED使用透明樹脂封裝，能承受較大的壓強和沖擊，不易破碎，也不存在燈絲容易熔斷等缺陷，其平均壽命可達一般光源的十倍以上。</p><p>　　5.顏色多樣：既有白光LED，也有紅、藍、黃等多種色光的LED，并且其光譜大都較窄，單色性相對較好。</p><p>　　6.綠色環(huán)保：LED的零件都是由無毒材料制成，不像汞燈等其他傳統(tǒng)光源含有重金屬，對環(huán)境影響

50、幾乎為零；同時LED能夠循環(huán)再利用，處理的花費較低。</p><p>　　7.安全可靠：LED光源為冷光源，其工作時輻射少，熱量低，對人眼危害較小，可以安全觸摸，并且其發(fā)光光型和角度都易于準確控制，光色比較柔和，不含危害健康的物質(zhì)[7]。</p><p>　　LED的優(yōu)點如此之多，因而研究LED的發(fā)光原理也是不可或缺的。</p><p>　　LED是一種注入型電致發(fā)

51、光器件，是由Ⅲ－Ⅳ族化合物在Si型襯底的外延生長而形成，其主要部分是PN結(jié)。平衡狀態(tài)下的PN結(jié)存在一定的勢壘區(qū)域，形成圖2.7所示的注入發(fā)光能帶。將正向電壓加在PN結(jié)區(qū)后，勢壘降低，大量的非平衡載流子（電子）從擴散區(qū)注入，這些電子將從高能級EC跌落到低能級EV，并和價帶中的多數(shù)載流子（空穴）復合，在這一過程中，電子從高能級跌落至低能級要釋放一部分能量，釋放的方式為發(fā)輻射或發(fā)光，顯然發(fā)光集中在了P區(qū)。如圖2.7所示，LED在正向電壓的作用

52、下，電子和空穴做相對運動，即電子沿導帶從N區(qū)向P區(qū)運動，而空穴則沿價帶向N區(qū)移動。由于電子的遷移率比空穴高近20倍左右，電子便很快從N區(qū)移動到P區(qū)[8]；而P區(qū)因受主能級很深，并且形成了雜質(zhì)能帶，因而減少了有效帶隙的寬度，電子易于跌落到價帶與空穴復合并發(fā)光[8]。</p><p>　　圖2.7 LED發(fā)光原理圖</p><p>　　2.2.2 LED的應用及其發(fā)展前景</p>

53、<p>　　自上個世紀90年代以來，LED產(chǎn)業(yè)在全世界范圍內(nèi)飛速建立并持續(xù)發(fā)展。除中國外，美國、日本、韓國等國家及地區(qū)，都相繼把發(fā)光二極管照明列為重點發(fā)展的高新技術，并先后制定了新型光源照明計劃，想要在這一熱門領域取得世界領先的水平。</p><p>　　在LED出現(xiàn)的初期，由于其光效不高且價格比較昂貴，LED的普及一直受到很大制約。近幾年隨著LED生產(chǎn)技術的不斷革新，LED的價格也有所下跌，目前LE

54、D在國內(nèi)許多地區(qū)已經(jīng)投入使用，因為LED光效較高，政府也一直提倡用LED路燈替代傳統(tǒng)路燈，民眾逐漸意識到LED光源的優(yōu)點。根據(jù)官方推測，到本世紀中葉全球?qū)⒂瓉硪訪ED為主導的嶄新的照明革命。</p><p>　　LED產(chǎn)品在各行各業(yè)都有一定的應用，大致可以分為以下三類：</p><p>　　1．照明應用：LED光源在家用照明、汽車照明、路燈照明、應急照明等領域都有廣泛的應用，其中電子設備的

55、背光源是其應用最大的領域。圖2.8為照明領域的具體應用。(將圖片高度修改為7.83，否則，圖看起來大了一些)</p><p>　　a:LED手電筒 b:LED汽車前燈</p><p>　　c:LED應用于水立方 d:LED應用于背光源</p><p>　　圖2.8 LED在照明領

56、域的應用</p><p>　　1．照明應用：LED光源在家用照明、汽車照明、路燈照明、應急照明等領域都有廣泛的應用，其中電子設備的背光源是其應用最大的領域。圖2.8為照明領域的具體應用。。a:LED手電筒；b:LED汽車前燈c:LED應用于水立方 d:LED應用于背光源</p><p>　?。▽⒋藞D改為圖2.6的形式）</p><

57、p>　　2．顯示應用：LED光源亮度較高，可以應用于商場宣傳、教育教學以及各種服務行業(yè)，如大屏幕顯示、指示牌、廣告牌等。圖2.9為LED用于顯示的具體例子。</p><p>　　圖2.9 LED的顯示應用</p><p>　　3．信號指示燈應用：如交通指示燈、汽車轉(zhuǎn)向燈，在物理教學中，各種實驗儀器的報警燈也大多是由LED制成。圖2.10、2.11是LED在信號指示燈中的應用。<

58、/p><p>　　圖2.10 LED交通信號燈 圖2.11 實驗儀器信號燈</p><p>　　發(fā)光二極管成為目前最具潛力的新型光源，正日益引起人們的廣泛關注。LED在早期的應用局限于一般的儀器顯示燈和各種家用電器的電源顯示燈，現(xiàn)在已經(jīng)被普遍用于家用照明、汽車尾燈、交通信號和景觀裝飾等，以及現(xiàn)在不斷普及的道路照明和LED背光光源等，在二三十年的時間里，其快速的發(fā)展

59、是眾所周知的。</p><p>　　在資源面臨枯竭，環(huán)境問題亟待解決的今天，LED憑著其亮度高、壽命長、環(huán)保節(jié)能等顯著優(yōu)勢，在各種照明光源中嶄露頭角。用LED取代傳統(tǒng)光源已經(jīng)指日可待，LED照明必然開啟人類照明領域一扇新的大門。</p><p>　　2.3 LED光源與傳統(tǒng)光源的比較</p><p>　　與LED相比，傳統(tǒng)光源的確存在或多或少的缺點，LED光源的某些

60、特點是一般光源不能取代的。</p><p>　　首先將人類社會最早用到的電光源——白熾燈與LED光源做一下對比。白熾燈自發(fā)明以來，盡管經(jīng)過了多次的改進，但其光效仍然不高，其次是其玻殼易碎，難以長期保存。因為白熾燈是依靠熱輻射發(fā)出可見光，所以散熱問題一直是白熾燈待解決的一大難題，白熾燈的壽命在照明光源中并不算長，所以今后被其他更節(jié)能的光源取代也已成定局。在節(jié)能環(huán)保的大潮中，越來越多的國家和地區(qū)已經(jīng)開始禁止白熾燈的生

61、產(chǎn)與使用，白熾燈逐漸從照明市場被淘汰。</p><p>　　其次是現(xiàn)在最常用的熒光燈，從二十世紀三十年代通用電氣公司對熒光燈改進以來，熒光燈的發(fā)光效率、使用壽命等多項性能都有了較大提升。因為熒光燈是發(fā)光效率較高的線狀光源，操作控制比較簡便，光色較白熾燈更加柔和，單個熒光燈的光通量可以達到幾千流明，因為其亮度非常高，所以目前的室內(nèi)照明大多使用的是熒光燈，加之其價格便宜，因此在目前的使用量不會減少，難以被LED大規(guī)模

62、取代。但熒光燈的汞污染問題一直受到民眾很大關注，假如這一問題能夠得到妥善處理，熒光燈在未來的照明市場仍能占有一席之地。</p><p>　　最后是鹵鎢燈，近幾年許多國家和地區(qū)先后制定了禁止白熾燈生產(chǎn)和使用的法案，但鹵鎢燈卻未進入限制的范疇。從實質(zhì)上來說，鹵鎢燈也是白熾燈的一種，受燈絲高溫的影響，它的輻射絕大多數(shù)位于近紅外波段，光效不可能達到很高，燈絲在高溫下的蒸發(fā)，也限制了它的使用壽命，當前鹵鎢燈的光效和使用壽命

63、僅略高于白熾燈[9]。鹵鎢燈安裝使用簡單，制作工藝也較為成熟，并且價格便宜，加之客戶的需求習慣，鹵鎢燈在當今還有一定的生存空間。但從長遠來看，為了適應節(jié)能環(huán)保型社會的需求，鹵鎢燈在未來還是有可能被LED取代。</p><p>　　綜上所述，可知LED光源在眾多光源中確實有著其突出的特點，如發(fā)光效率高，壽命長，節(jié)能環(huán)保等。圖2.12是LED與幾種傳統(tǒng)光源發(fā)光效率的對比，表2.1是傳統(tǒng)光源與LED光源的參數(shù)對比。&l

64、t;/p><p>　　圖2.12 LED與傳統(tǒng)光源的發(fā)光效率對比</p><p>　　綜上所述，可知LED光源在眾多光源中確實有著其突出的特點，如發(fā)光效率高，壽命長，節(jié)能環(huán)保等。圖2.12是LED與幾種傳統(tǒng)光源發(fā)光效率的對比，表2.1是傳統(tǒng)光源與LED光源的參數(shù)對比。</p><p>　　圖2.12 LED與傳統(tǒng)光源的發(fā)光效率對比</p><p>

65、;　　表2.1 傳統(tǒng)光源與LED光源參數(shù)表</p><p>　　現(xiàn)如今，傳統(tǒng)光源與LED光源在不同的領域應用情況也有所差異。由于LED比傳統(tǒng)光源造價更高，如果從數(shù)目來看，LED光源在戶外裝飾和儀器設備等領域應用得更為廣泛，而在生活、工作應用得更多的仍是傳統(tǒng)光源。對于一般的設施和場所，整體的照明大多數(shù)仍然使用傳統(tǒng)光源，LED光源只起到局部裝飾作用；但對于高檔場所如賓館、酒店和小型會議室等，照明光源還是優(yōu)先選擇LED

66、光源，因為其可以達到更好的照明效果。</p><p>　　2.4 光度學相關參數(shù)簡介</p><p>　　本文討論了LED光源的一些技術涉及到了光度學方面的內(nèi)容，為了讓讀者更明白各參數(shù)的意義，先對本文將用到的光度學知識作簡要介紹。光度學是研究各種光度量及其測定的物理學科分支，是探究光產(chǎn)生、傳播和接收等過程中光的計量問題的科學。了解光度學能讓我們對LED光源的優(yōu)良特性有更好的理解。</

67、p><p>　　光通量：人的眼睛能夠感覺到的，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的輻射能即為光通量。其單位為流明，用符號lm表示。</p><p>　　發(fā)光強度：特定方向上單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量即稱為發(fā)光強度，并用符號Iv表示，發(fā)光強度的國際制單位是坎德拉，符號為cd。</p><p>　　亮度：單位面積上的發(fā)光強度即稱為亮度，用Lv表示。亮度能夠反應發(fā)光物體表面的發(fā)光強弱。</p

68、><p>　　照度：在被照射物體的單位面積上所能接收的光通量就稱為光照度，用Ev表示。它的單位是勒克斯，用lx表示[10]。</p><p>　　2.5 4 本章小結(jié)</p><p>　　和傳統(tǒng)光源相比，LED光源的優(yōu)點有如此之多，但LED光源的使用范圍仍然十分狹窄，要想讓LED光源的應用更加廣泛，使用更加普及，必須在技術不斷提高的同時，適當降低產(chǎn)品價格，這樣才能被廣大

69、消費者接受。</p><p>　　第三章 LED光源在物理實驗中的應用</p><p>　　物理實驗中電學和光學實驗占有較大比重，LED作為一項重要的光電器件，在物理實驗中一直有著舉足輕重的作用。實驗中使用的傳統(tǒng)光源器件白熾燈、鈉光燈和汞燈等傳統(tǒng)光源大多效率比較低，體積大，壽命短，并且安全性不高。隨著產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，LED因其工作電壓低，可靠性高，壽命長，效率高等特性逐漸在物理實驗中得到越

70、來越多的應用。</p><p>　　3.1 LED光源在光學實驗中的應用</p><p>　　由于LED光源有著亮度高，單色性好以及光色均勻等優(yōu)點，因此在光學實驗中經(jīng)常把LED作為光源。</p><p>　　3.1.1 薄透鏡焦距測定實驗</p><p>　　測定薄透鏡的焦距有多種途徑，實驗室最常用的有自準法以及物距像距法。自準法是通過調(diào)整實

71、驗儀器位置，使光源穿過透鏡后形成平行光源以實現(xiàn)調(diào)焦目的。而物距像距法是運用一組凹透鏡和凸透鏡來實現(xiàn)的，通過測出實像和虛像的具體位置，然后運用高斯公式得出焦距。圖3.1和圖3.2分別為自準法和物距像距法的實驗圖。</p><p>　　圖3.1 自準法測焦距</p><p>　　圖3.2 物距像距法測焦距</p><p>　　在做“薄透鏡焦距測量”實驗時，我們最常用到的

72、光源是由白熾燈和透鏡構成的平行光源。鎢絲燈作為利用熱輻射發(fā)光的傳統(tǒng)光源，發(fā)熱量較大，為確保燈絲在正常工作時避免因高溫熔斷，該實驗光源的散熱裝置被設計成平行百葉窗式，因此在這個部分會有一些光線泄漏，從而使得整個實驗裝置背景光過強，對實驗結(jié)果的準確性造成了很大影響。特別是當測量透鏡組的焦距時，因為背景光對實驗干擾較大，實驗的結(jié)果并不令人滿意[10]。解決該問題的方案是用一個半徑為5厘米的高亮度紅色LED來取代屏幕照明，并對該LED進行一定的

73、改裝，在LED的頂部5毫米處橫向切割環(huán)氧樹脂外殼，如圖3.3所示，然后用砂紙打磨切割面使之平滑。在LED的工作狀態(tài)下，磨砂面具備漫射光的特性，因此能夠有效減弱光學暗室的背景光，從而使實驗結(jié)果得到顯著改進。此外，因為使用的是單色LED，因此有效減少了透鏡組的色散對實驗效果的干擾[11]。</p><p>　　圖3.3 LED加工示意圖</p><p>　　3.1.2 LED在全息照相實驗中的

74、應用</p><p>　　全息照相的應用十分廣泛，它是一項以干涉、衍射等光學理論為基礎的技術。全息圖可以記載物體的全部光信息，包括物體每一處的振幅與相位；全息圖中每個位置都包含了物體的具體信息，因此全息底片的每個角度都能觀察到與實物十分相似的立體影像。另外，由于全息照相的記錄與再現(xiàn)需要使用相干性很高的光源，所以實驗室一般使用的是氦氖激光。</p><p>　　全息底片被氦氖激光照射時，可以

75、看到與物體十分類似的立體虛像；但在白光照射時難以再現(xiàn)，無論白熾燈、鹵鎢燈還是低壓汞燈，都由于光源的單色性與點光源這兩大要素不能同時達成，再現(xiàn)效果十分不理想。而LED在這兩個方面表現(xiàn)出了自己的獨特之處：首先是其單色性不錯，其次是它具備特定的發(fā)散角度[11]。使用LED代替He-Ne激光來再現(xiàn)物體時，其效果與在He-Ne激光下的效果如出一轍，如圖3.4所示。尤其是黃光LED作用更加明顯，而且操作起來也非常方便[12]。</p>

76、<p>　　圖3.4 LED在全息照相中的應用</p><p>　　全息照相在許多行業(yè)中都有運用，但目前許多還處在起步階段。如全息通信技術，全息顯微技術和全息干涉技術等，隨著生產(chǎn)工藝的不斷突破和革新，全息照相技術將在人們的生產(chǎn)生活中占據(jù)著越來越重要的地位，LED在全息照相技術中的應用也會日益廣泛，在未來不斷發(fā)展的全息科技中，LED必將發(fā)揮其無可替代的作用。</p><p>　　

77、3.1.3 分光計讀數(shù)照明</p><p>　　在做“光柵衍射”演示實驗時，因為受讀數(shù)照明燈影響較大，光學暗室內(nèi)背景光變得過亮，在觀察汞燈的二級譜線時，由于光譜線處于背景光中難以區(qū)分，因此想要精準地確定光譜的坐標十分困難，個別儀器甚至不能分辨出二級光譜。</p><p>　　利用實驗提供的交變電源，按圖3.5所示電路連結(jié)好LED和電阻R。LED采用半徑為3毫米的彩色LED ，電阻R阻值一般

78、較大，此處采用2千歐。因為LED也同一般二極管類似，只有在PN結(jié)加正偏壓時才呈現(xiàn)為導通狀態(tài)，故該電路等效于半波整流電路。</p><p>　　圖3.5 電路連接原理圖</p><p>　　實驗中我們采用的發(fā)光二極管半主光束角不大于3°，因為LED具有良好的聚光性能，在正常工作時，光源距光屏約為25厘米，聚光區(qū)光斑半徑小于1厘米，并且聚光區(qū)照度至少可以達到16坎，而聚光區(qū)以外的照度

79、不超過2.0坎。由此可見，這一措施在不影響讀數(shù)的情況下，有效降低了實驗背景光的亮度，對實驗結(jié)果的準確性具有十分重要的意義。</p><p>　　3.2 LED光源在電學實驗中的應用</p><p>　　LED具備單向?qū)щ娦阅?，能構成限幅、電平選擇等多種電路。LED不僅可以作為光學器件，在電學實驗里的運用實例也數(shù)不勝數(shù)。</p><p>　　3.2.1 LED在自感現(xiàn)

80、象演示實驗中的應用</p><p>　　當線圈中的電流發(fā)生改變時，它周圍的磁場也會隨之改變，并由此引起磁通量的變化，此時在線圈中就會形成感應電動勢，這個電動勢總是阻礙著線圈中原來電流的改變。此電動勢即自感電動勢，這種現(xiàn)象就叫做自感現(xiàn)象。</p><p>　　實驗室通常使用兩個小燈泡的并聯(lián)裝置來演示自感現(xiàn)象，如圖3.6所示。合上開關K后，小燈泡A21立即就亮了，而A12則是慢慢變亮，最終達到

81、與A21一樣的亮度。但這個電路存在兩點不足：一方面由于兩個線路分開演示，學生容易對通、斷電時的自感現(xiàn)象形成誤解，另一方面從燈泡的亮滅情況無法明確電流的流向[12]。</p><p>　　圖3.6 傳統(tǒng)的自感現(xiàn)象演示電路</p><p>　　為了能較好地展示通、斷電自感現(xiàn)象，我們可以在不改變原電路結(jié)構的基礎上，用LED替代A1，A2兩個小燈泡，以達到更好的實驗效果。改進后的電路如圖3.7所示

82、。其中D1，D2是一對反向并聯(lián)的發(fā)光二極管，D1取紅色，D2取綠色。</p><p>　　圖3.7 改進后的電路</p><p>　　連通開關K后，即可觀察到電阻支路的D1迅速變亮，而小燈泡則逐漸變亮。斷開開關K后，D1迅速熄滅，D2閃爍了一下后熄滅，通過該現(xiàn)象即可解釋自感現(xiàn)象。利用此電路既可以驗證有無電流產(chǎn)生，又可以同時觀察到電流的流向，從而能使學生更好地認識自感現(xiàn)象的本質(zhì)。</p

83、><p>　　3.2.2 LED在電磁感應現(xiàn)象演示實驗中的應用</p><p>　　置于變化磁場中的導體，會因為磁通量的不斷改變而形成電動勢，這種現(xiàn)象就是人們常說的電磁感應現(xiàn)象。</p><p>　　課本上常見的電磁感應實驗是通過電流計來檢測線圈中是否有電流產(chǎn)生以及電流的流向的。如圖3.8所示，可以依據(jù)電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向來確定感生電流的方向，但必需在實驗之前先確認電流

84、流向和電流計指針旋轉(zhuǎn)方向的關系。而實際實驗時指針會因為慣性旋轉(zhuǎn)非常混亂，所以實驗現(xiàn)象往往受到較大干擾。</p><p>　　圖3.8 電磁感應實驗連接圖</p><p>　　由于LED具有單向?qū)щ娦院桶l(fā)光特性，因此可將實驗裝置改進成圖3.9所示。其中D1，D2為一對反向并聯(lián)的LED。當磁鐵相對于線圈靜止時，回路中無電流形成，兩只LED均不發(fā)光。將磁鐵插入線圈時，可觀察到D1亮，D2不亮，表

85、明線圈中的磁通量發(fā)生了變化，線圈中產(chǎn)生了電流，且其流向如圖中I1所示。將磁鐵快速拔出線圈時，D2亮，D1不亮，說明線圈中的磁通量又發(fā)生了改變，此時產(chǎn)生的感應電流方向如圖中I2所示[133]。</p><p>　　圖3.9 改進后的電路</p><p>　　這一實驗現(xiàn)象很好地說明了電磁感應的一般規(guī)律，并且在實驗中可以根據(jù)兩只LED的發(fā)光情況簡單準確地判斷出電流方向，避免了不必要的實驗誤差，使

86、實驗效果得到了很大提高。</p><p>　　3.2.3 LED在電容充放電演示實驗中的應用</p><p>　　在電容器的充放電實驗中，我們只對其進行了理論上的分析，學生無法形象地看到電容器的充放電過程，因此對實驗的原理并不能很好地理解。電容具有充放電的特性，我們可以利用如圖3.10所示的裝置較好地演示這一現(xiàn)象。</p><p>　　圖3.10 電容充放電演示裝置

87、</p><p>　　裝置中使用了兩個反向并聯(lián)的LED——D1和D2，其中D1取紅色，D2取綠色。當開關K打至1時，電容開始充電，D1發(fā)出紅光，并且開始較亮，而后逐漸變暗，最后熄滅，而D2始終不發(fā)光，這說明了充電電流是由大變小，最后變至零的。待D1熄滅后，將開關K打至2，此時電容開始放電，D2發(fā)出綠光，并且開始較亮，而后逐漸變暗，最終熄滅，D1始終不發(fā)光，這說明了放電電流也是由大變小，最終變?yōu)榱悖瑫r也說明了充電

88、電流和放電電流在回路中的流向是相反的。</p><p>　　用這個裝置還可以檢測電容性能的好壞。如果電容C漏電或短路，則在充電時兩個發(fā)光二極管D1與D2會交替亮暗。若電容C容量枯竭或開路，則兩者都不會發(fā)光。通過此實驗裝置，學生能直觀地認識到電容充放電時電流大小和方向的變化，對實驗原理的理解將更加深刻。</p><p>　　3.3 LED光源在其他物理實驗中的應用</p>&l

89、t;p>　　LED優(yōu)良的特性確立了其在實驗中獨一無二的特殊地位。近年來，隨著實驗設備的不斷更新?lián)Q代，LED除了在光學和電磁學中廣泛的應用外，在其他實驗中也逐漸發(fā)揮其獨特的作用。</p><p>　　3.3.1 LED演示光纖通信</p><p>　　光纖通信作為一門高新技術，在最近幾年發(fā)展十分迅速，應用領域也十分廣泛。光纖在光纖通信中有著舉足輕重的作用，而其工作原理也是物理教學中一個

90、重要部分，我們可以通過以下實驗來演示其工作原理，讓學生加深對光纖通信的理解。</p><p>　　實驗需要的器材有：一根透明的塑料管，其內(nèi)徑要求和發(fā)光二極管的直徑相同，在其中灌滿水，來模擬光纖；集成音樂卡一枚，可以在舊傳呼機、音樂賀卡中拆得。為了使發(fā)光二極管能在較小音樂電平時導通，以減小聲音的失真，首先需將音樂卡的輸出端接入放大器，使聲音信號放大，連接時注意要找準LED的正負極。塑料管的另一頭端和與光敏二極管相連

91、連接，光敏二極管再與電池相接光敏二極管后接電池，連接時同樣需要注意接對正負極，最后再將其接入錄音機或功率放大器的拾音插座。裝置連接如圖3.11所示，為了能夠較好地還原聲音信號，在連接發(fā)光二極管和光敏二極管時需要保證塑料管內(nèi)沒有氣泡產(chǎn)生。</p><p>　　圖3.11 光纖通信實驗裝置</p><p>　　當音樂卡通電時，發(fā)光二極管會隨之閃爍，光信號借助塑料管中的水發(fā)生全反射并最終到達光敏

92、二極管，光敏二極管將接收到的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，然后送入拾音插座放大，最終就得到了還原的聲音信號[144]。由于發(fā)光二極管存在門限電壓，聲音在傳播的過程中會有一定的失真，但這并不影響我們對實驗原理的理解。</p><p>　　3.3.2 LED在運動學實驗中的應用</p><p>　　在運動學實驗中，我們常常需要根據(jù)物體的運動軌跡來推算出物體的速度、加速度等未知量，由于物體運動速度較快，普

93、通的描繪方法難以準確地還原物體的運動軌跡，此時就需要用到頻閃儀了。頻閃儀可以發(fā)出間隔時間非常短的閃光，當閃光頻率與物體的運動速度相似時，利用視頻跟蹤就能很清楚地觀察到高速運動物體的具體狀況。圖3.12為LED頻閃儀。</p><p>　　圖3.12 LED頻閃儀</p><p>　　由于發(fā)光二極管響應速度迅速，因此常用作頻閃光源。與舊式頻閃光源相比，LED頻閃光源不僅體積更小，而且亮度也有

94、了很大的提高，與數(shù)碼相機連接后用于實驗演示十分便捷。同時因為發(fā)光二極管是低壓供電，學生實驗過程中也保障了安全。</p><p>　　將多個高亮度發(fā)光二極管并排安裝在電路板上構成的一個簡單的頻閃儀，電路如圖3.13所示。再將其接至低頻信號發(fā)生器的輸出端。通過調(diào)節(jié)信號源的頻率就能調(diào)節(jié)頻閃儀的頻閃間隔，通過調(diào)節(jié)信號源的輸出功率就能調(diào)節(jié)頻閃儀亮度。在進行實驗時，先啟動頻閃儀，用相機記錄物體的運行軌跡（如勻加速、勻減速等運

95、動），若同時連接投影儀還能顯示物體運動的軌跡圖像，整個過程都一覽無余[155]。由此計算出的速度、加速度等物理量也更加精確。如果需要增大光強，可選取大功率LED，但為了給LED發(fā)光陣列提供充足的能量，需要在信號發(fā)生器輸出端增加一個功率放大電路。</p><p>　　圖3.13 高亮度LED電路</p><p><b>　　3.4 本章小結(jié)</b></p>

96、<p>　　發(fā)光二極管在物理實驗中的運用越來越廣泛。在光學實驗中LED由于其亮度高，單色性好等特性，常被用作光源；在電磁學實驗中，LED由于其單向?qū)щ娦?，可以用來改進電磁感應現(xiàn)象等多種傳統(tǒng)實驗。此外，LED還具有綠色節(jié)能、安全可靠等優(yōu)良特性。 LED的應用使使實驗現(xiàn)象變得非常十分直觀，便于學生能更好地觀察認識和理解實驗，既能激發(fā)學生學習的興趣不但可以激發(fā)學生探索問題的興趣，又便于學生觀察實驗現(xiàn)象并總結(jié)分析實驗結(jié)果而且便于學生

97、對實驗現(xiàn)象和結(jié)果的分析與總結(jié)，在物理實驗教學中取得了良好的效果在物理實驗教學中取得了顯著的成果。</p><p><b>　　第四章 結(jié)論</b></p><p>　　在倡導環(huán)境友好型，資源節(jié)約型社會的當今時代，LED作為節(jié)能環(huán)保的新型光源，引起了人們極大關注。若能用LED代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源，必然將使人類社會步入一個新的階段。然而，由于我國目前掌握的LED的核心技術不多，

98、且產(chǎn)能比較分散，導致LED價格昂貴，在很多領域難以推廣，物理實驗教學領域便是其中之一。本文研究的主題是發(fā)光二極管在物理實驗中的應用，將LED與傳統(tǒng)光源進行了對比，并得出了其優(yōu)于傳統(tǒng)光源的許多特性。從節(jié)能、高效、簡便理念出發(fā)，探討了LED在光學、電磁學等一系列實驗中的應用，并得出了使用LED改良實驗后，實驗現(xiàn)象更加直觀，結(jié)果也更加準確，學生對實驗原理也能有更好的認知和理解。中國是LED的生產(chǎn)大國，但也是LED的使用小國，研究LED在物理實

99、驗中的應用為LED在各行各業(yè)的應用提供了可能，為我國LED光源的推廣奠定堅實的基礎。我相信只要通過國家的政策鼓勵，LED生產(chǎn)企業(yè)的努力研發(fā)，LED在我國的廣泛應用指日可待。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]房海明,肖旭華.21世紀的新光源[J].新經(jīng)濟,2009,08:32-35.</p><p>　　[

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105、;　　光陰荏苒，歲月如梭。大學的四年時光馬上就要面臨完結(jié)了。在本篇論文完成之際，我衷心地向所有照顧我，支持我的人致以最真誠的感謝與問候，是你們一直以來的幫助與鼓勵，讓我得以順利按時提交論文。</p><p>　　首先我要感謝我的指導老師唐海波老師首先我要感謝我的指導老師XXX老師，在選題、定題、收集資料的任何一個環(huán)節(jié)，老師都給我提供了很大的幫助，也讓我節(jié)省了不少時間。對于我在論文中碰到的疑問，唐老師總能耐心的給予

106、耐心的指導X老師總能耐心的給予耐心的指導，在百忙之中還能盡心盡力地幫我修改論文，要是沒有老師的幫助我一定不能完成我余下的任務。老師嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和勤懇的工作態(tài)度也給我上了很好的一課，讓我認識到了對待學習和工作認真的重要性和必要性。</p><p>　　當然也要感謝學院的各位領導和任課老師，四年來對我們成長的無限關懷和鼓勵，為我們創(chuàng)造了良好的學習環(huán)境和生活環(huán)境，不僅傳授我們學術上的知識，而且也教會我們做人。<