光学原理-最终版
光学基本原理
光学基本原理光学是研究光的传播和相互作用的科学，正如物理学研究物质的性质一样。
光学的研究对象是光，而光是一种电磁波。
光学原理对于我们了解光的传播和特性，理解光学仪器的工作原理具有重要意义。
本文将会探讨光学基本原理，从光的传播、折射、反射等现象开始展开。
一、光的传播光的传播是指光在介质中的传递过程。
光的传播具有直线传播和波动传播两种方式。
直线传播指的是光在介质中沿直线传播，如光在真空中的传播；波动传播指的是光在介质中以波动形式传播，如光在水中或玻璃中的传播。
不同介质中光的速度是不同的，光的速度在真空中最快，约为300,000 km/s。
而光在其他介质中的传播速度相对较慢，速度与介质的折射率有关。
二、光的折射光的折射是指光从一种介质射入另一种介质时，由于介质的不同具有不同的折射现象。
折射定律是光的折射现象的基本规律，它可以用来计算入射光线与折射光线的折射角之间的关系。
根据折射定律，光线从光疏介质射入光密介质时，入射角和折射角之间的正弦比与两种介质的折射率比值相等。
三、光的反射光的反射是指光射入介质的表面后，根据反射定律产生的现象。
反射定律表明入射角与反射角相等，且光线、入射面和反射面三者在同一平面上。
反射光学的应用非常广泛，我们常见的镜子、反光衣、反光镜等都是基于反射原理制作的。
四、光的散射光的散射是指光入射到物体表面后，由于物体表面的不规则形状或介质的微小波动等原因，使光在各个方向上发生改变的现象。
散射会使光线在传播过程中发生扩散，使得光线在多个方向上均匀分布。
散射现象广泛存在于日常生活中，例如蓝天的颜色就是由于光的散射导致的。
五、光的干涉和衍射光的干涉和衍射是光波特性的重要表现。
干涉是指两束或多束光交叠产生的干涉现象，其结果可以是互相增强的明纹或互相减弱的暗纹。
干涉现象的应用非常广泛，例如干涉仪器、干涉测量等。
衍射是由光波通过小孔或物体边缘时产生的光的弯曲现象。
光的衍射是光学研究中重要的现象，它对于理解光波的本质和光的传播有着重要的意义。
光学的基本原理
光学的基本原理光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象和规律的科学。
光学的发展史可追溯到古希腊时期的亚里士多德和庇里斯特拉图斯，经过伽利略、胡克、牛顿等众多科学家的研究与发现，逐渐形成了完整的理论体系。
在光学的研究中，有一些基本原理是不可或缺的，下面将对这些基本原理进行简要论述。
1. 光的传播速度光的传播速度是光学中一项重要的基本量。
在空气中，光的传播速度约为每秒3×10^8米。
在其他介质中，光的传播速度会发生变化，如在水中光的速度约为每秒2.25×10^8米。
光的传播速度随着介质的折射率而改变，这一原理是光的折射现象的基础。
2. 光的直线传播光在均匀介质中的传播路径是直线，遵循直线传播的原理。
这一原理在光的反射和折射过程中起到了重要作用。
根据光的直线传播原理，我们可以解释为何我们看到的镜子中的自己是倒置的，以及为何阳光在穿过玻璃棱镜时会发生折射产生彩虹等现象。
3. 光的反射定律光的反射定律是光学中的基本原理之一。
根据反射定律，光线在与界面垂直的情况下，入射角等于反射角，光线的入射、反射和法线位于同一平面上。
这一定律解释了为何我们可以看到镜子中的反射光线以及为何平面镜能够成像。
4. 光的折射定律光的折射定律也是光学研究中的重要原理。
根据折射定律，光线从一种介质射向另一种介质时，入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在一定的关系。
这一定律解释了为何我们在水中看物体会有折射发生，也为透镜的成像原理提供了基础。
5. 光的干涉和衍射光的干涉和衍射是光学研究中的重要现象和原理。
干涉是指两束或多束光波相遇并相互作用的现象，衍射是指光波在遇到障碍物或通过开口时发生弯曲和扩散的现象。
这些现象与光的波动性密切相关，通过干涉和衍射的研究，人们能够更深入地了解光的本质和性质。
总结：光学的基本原理包括光的传播速度、直线传播、反射定律、折射定律以及干涉和衍射等现象。
这些原理构成了光学研究的基础，为我们解释了光的传播和反射、折射等现象提供了理论依据。
光学原理介绍
光学原理介绍光学原理是研究光的传播和相互作用规律的科学原理。
它涉及光的产生、传播、折射、反射、干涉、衍射等方面的知识。
光学原理的研究对于我们理解光的本质和应用光学技术具有重要意义。
光的产生是光学原理的基础之一。
我们常见的光源有自然光源和人工光源两种。
自然光源主要是太阳光，它是由太阳核反应产生的电磁辐射。
人工光源则是通过电、化学反应等方式产生的光。
不同光源的光波长和强度不同，这决定了我们所看到的颜色和亮度。
光的传播是光学原理的关键。
光沿直线传播是光学原理的基本假设，也是几何光学的基础。
当光线遇到介质界面时，会发生折射和反射现象。
折射是指光线通过介质界面时的偏转现象，而反射是指光线被介质界面完全反射回原来的介质中。
这些现象可以用光的波动性和粒子性来解释。
光的折射现象可以用斯涅尔定律来描述，该定律表明入射角、折射角和两个介质的折射率之间存在着一定的关系。
反射现象可以用光的反射定律来描述，该定律表明入射角等于反射角。
这些定律为我们解释光的传播提供了理论基础。
光的干涉和衍射是光学原理中的重要现象。
干涉是指两束或多束光波相互叠加时所产生的互相加强或抵消的现象。
光的干涉可以用杨氏双缝干涉实验来观察和解释。
衍射是指光波通过一个小孔或绕过一个障碍物后发生的弯曲现象。
光的衍射可以用夫琅禾费衍射实验来观察和解释。
除了上述现象，光学原理还涉及到偏振、色散、光的吸收和发射等问题。
偏振是指光波中电场矢量的方向固定在某一平面内的现象。
色散是指光波在经过介质时，不同波长的光的折射率不同而产生的颜色分散现象。
光的吸收和发射是光与物质相互作用的结果，它们是光学原理在光谱学和光电子学中的重要应用。
光学原理是研究光的传播和相互作用规律的科学原理。
通过研究光的产生、传播、折射、反射、干涉、衍射等现象，我们可以更好地理解光的本质和应用光学技术。
光学原理的研究对于推动光学技术的发展和应用具有重要意义，也为我们认识世界提供了新的视角。
光学工作原理
光学工作原理光学是研究光的传播和性质的学科，广泛应用于各行各业。
在现代科技发展的背景下，光学的应用越来越重要。
了解光学工作原理对于我们理解光的性质以及应用光学技术具有重要意义。
在光学中，最基本的原理之一是光的传播是一种波动现象。
光可以被视为电磁波，具有电场和磁场的变化。
光的传播速度是恒定的，即光速是一个自然常数，约为3.00×10^8米/秒。
在光学中，我们经常会遇到两个重要的现象，即光的反射和折射。
当光从一个介质传播到另一个介质时，光线会发生折射现象。
根据斯涅尔定律，折射光线的入射角和折射角之间满足一个特定的关系。
这个关系被称为斯涅尔定律，在光学中有着广泛应用。
光的反射现象也是光学中的重要内容。
当光从一个介质射向一个界面时，光线会发生反射现象。
根据反射定律，入射光线的角度等于反射光线的角度。
这个现象被广泛应用于镜片、反光镜等光学设备中。
除了反射和折射，光学中还有一个重要的现象，即光的干涉和衍射。
光的干涉是指两束或多束光线相遇时的相互作用。
当光的波峰和波谷重合时，会出现增强的干涉现象。
相反，当光的波峰和波谷相互抵消时，会出现减弱的干涉现象。
这种干涉现象被广泛应用于干涉仪、光栅等光学器件中。
光的衍射是指光通过一个小孔或射向一个物体边缘时，发生弯曲和扩散的现象。
衍射现象被广泛应用于显微镜、望远镜等光学仪器中。
在光学中，一个重要的概念是光程差。
光程差是指两条进入同一点的光线所经过的光学路径的差异。
光程差的变化会导致光的相位差，从而影响光的干涉和衍射现象。
除了光的基本原理之外，光的性质也是光学中的重要内容之一。
其中一个重要的性质是光的波粒二象性。
根据量子力学理论，光既可以像波一样传播，也可以像粒子一样表现。
这个性质被称为光的波粒二象性，对于解释光的干涉、衍射以及与物质的相互作用具有重要意义。
另一个重要的光学性质是光的色散。
光的色散是指不同波长的光在介质中传播时速度的差异。
根据波长的不同，光会被介质分解成不同颜色的光谱。
光学工作原理
光学工作原理光学是研究光的传播、转换和控制的一门学科，广泛应用于光通信、光信息处理、光存储、光显示、光学显微镜以及其他光学设备中。
在各种光学设备中，光学工作原理起着至关重要的作用。
本文将介绍光学工作原理及其应用。
一、光的本质和传播光是电磁波的一种，具有传播特性。
它的波长决定了光的颜色，而频率决定了光的能量。
光的传播遵循直线传播的原理，光线在介质之间传播时会发生折射和反射，从而形成光学现象。
二、几何光学原理几何光学原理是光学中最基础的原理，主要研究光的传播路径和光的像的形成。
根据几何光学原理，光线传播遵循以下三个基本规律：1.直线传播：光线在各向同性介质中直线传播，只有在介质之间的界面上发生折射和反射。
2.反射定律：入射角等于反射角，入射光线、反射光线和法线三者在同一平面上。
3.折射定律：斯涅尔定律描述了光在界面上的折射现象，入射角和折射角之间满足一定的关系。
三、光学元件和其工作原理1.透镜：透镜是常见的光学元件，它能够将光线聚焦或发散。
透镜的工作原理是通过不同的曲率和折射率将光线折射或折射，从而实现对光线的控制和调节。
2.棱镜：棱镜能够将光线分散成不同的波长，从而形成光谱。
这是由于不同波长的光线在介质中的折射率不同所致。
3.反射镜：反射镜能够通过反射来控制光线的传播方向。
根据反射镜表面的形状不同，可以实现平面镜、凸面镜和凹面镜的功能。
4.光栅：光栅是具有一定周期结构的光学元件，能够将光分成许多亮暗交替的条纹，用于光的分析和测量。
五、光的干涉和衍射现象光的干涉和衍射现象是光学中重要的现象，它们揭示了光波的波动性质。
干涉现象是指两束或多束光线相互叠加产生干涉条纹的现象，如杨氏双缝干涉和菲涅尔双镜干涉。
衍射现象是指光通过孔径或物体边缘时发生的弯曲现象，如夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射。
六、光的偏振和波导偏振光是指在特定方向上振动的光，它的振动方向与传播方向垂直。
偏振光可以通过偏振片进行选择性透过或阻挡。
波导是用于光信号传输的光学结构，能够将光束限制在其中并进行传导。
光学工作原理
光学工作原理光学工作原理是指通过光的传播和相互作用来实现各种光学现象和应用的原理。
光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射、吸收等现象和光的生成和检测的学科。
一、光的传播光的传播是指光线从光源发出后的传播过程。
光在真空中的传播速度是一个恒定值，约为每秒299,792,458米，而在介质中的传播速度则取决于介质的光密度和折射率。
光具有直线传播的特性，光线遵循直线传播原则，可以通过反射和折射来改变光线的传播方向。
二、反射与折射反射是当光线遇到光滑的界面时，部分光线被界面弹回，而另一部分光线穿透进入新的介质中。
反射的角度等于入射角度，且反射光线与入射光线在同一平面内。
折射是光线从一种介质进入另一种介质时发生的弯曲现象，其原理是由于不同介质的折射率不同导致光线改变传播方向。
折射定律描述了折射角与入射角和两种介质的折射率之间的关系。
三、干涉与衍射干涉是指两束或多束光线相遇发生的相互作用现象。
当光线通过一系列孔径或缝隙时，光波将以不同的程度相互干涉，产生干涉效应。
干涉现象广泛应用于干涉仪、薄膜测试和激光干涉等领域。
衍射是光线通过孔径或物体边缘时发生的弯曲现象，产生衍射波束。
衍射现象常见于光的散射、照相术和红外光学等领域。
四、吸收与发射光的吸收是指光能量被物质吸收并转化为其他形式的能量的过程。
当光射到物体上时，物体的原子或分子吸收光的能量，使其原子或分子转变到激发态。
吸收频率取决于物质的特性和光的波长。
光的发射是吸收后的反向过程，被激发的原子或分子从高能级跃迁到低能级，释放出光的能量。
五、光学应用光学工作原理在许多领域中得到了广泛应用。
从光学仪器到光学通信，光学技术已经渗透到我们生活的方方面面。
在光学仪器领域，显微镜、望远镜、光谱仪等是利用光学原理制作的设备，可以观察微观世界和远距离物体。
在光学通信领域，光纤传输技术通过利用光的特性进行高速信息传输，已经取代了传统的电信号传输方式。
其他领域如激光加工、成像技术和光学传感等也广泛应用了光学工作原理。
光学的基本原理
光学的基本原理在日常生活中，我们经常接触到光线，从而体验到光学的基本原理。
光学是一门研究光的传播与变化规律的学科，为我们理解和应用光线提供了基础。
在本文中，我们将介绍光学的基本原理，包括光的传播特性、折射和反射现象、光的色散和干涉等内容。
一、光的传播特性光是以电磁波的形式传播的，具有波动性和粒子性。
光在真空和等折射率介质中的传播速度为光速，约为30万千米/秒。
根据光的传播路径和介质折射率的不同，光的传播可以分为直线传播、反射和折射。
二、光的反射和折射当光遇到物体表面时，会发生反射和折射的现象。
光的反射是指光线遇到物体表面后，从表面弹回的现象。
根据反射定律，入射角等于反射角，即光线入射角和反射角之间的夹角相等。
光的折射是指光从一种介质传播到另一种介质时，改变传播方向的现象。
根据斯涅尔定律，入射光线和折射光线在折射平面上的入射角和折射角之比等于两种介质的折射率之比。
三、光的色散光的色散是指光在通过介质时，由于其频率和波长的不同而发生分离的现象。
光的色散可以通过光的折射来解释，因为不同频率的光在介质中的折射率不同。
根据折射定律，光线经过色散体后会发生色散，即不同频率的光线分别发生不同程度的折射，使得光线分离成不同颜色的光谱。
色散可以通过光的色散元件如棱镜和光栅来观察和测量。
四、光的干涉光的干涉是指两束或多束光线在空间中相互叠加形成干涉条纹的现象。
干涉可以分为构造干涉和破坏干涉，构造干涉是指两束光线具有相干性，而破坏干涉是指两束光线不具备相干性。
根据干涉原理，当两束光线相遇叠加时，光的波峰和波谷会相互叠加或抵消，形成明暗相间的干涉条纹。
干涉现象可以通过杨氏双缝干涉和等厚干涉等实验来观察和研究。
总结：光学的基本原理涵盖了光的传播特性、反射和折射现象、光的色散和干涉等内容。
通过深入了解这些基本原理，我们可以更好地理解光的行为规律，丰富我们对光学的认识。
光学的应用广泛，涉及到成像、光纤通信、激光技术等众多领域，因此对于光学的基本原理的研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
光学基本原理总结
光学基本原理总结光学是研究光的传播、相互作用以及应用的科学。
它涉及光的产生、传播和探测，以及光与物质之间的相互作用。
光学基本原理是理解和解释光学现象的基础，以下是光学基本原理的总结。
1.光的波动性：光既可以被看作是粒子，也可以被看作是波动，这是光学的基本原理之一、根据光的波动性，光会在传播过程中产生干涉、衍射和偏振等现象。
2.光的射线模型：光的射线模型是光学理论中的重要概念。
根据光线的传播规律，我们可以利用光线的传播路径和特性来解释和预测光学现象。
3.等光时间原理：等光时间原理指出，光线在两点之间传播的时间是相等的。
基于这一原理，我们可以推导出光在反射、折射和透镜中的传播路径和规律。
4.光的反射和折射：光线射入界面时，一部分光线会被反射回去，而另一部分光线会发生折射。
根据光的波动性和射线模型，我们可以使用入射角和反射、折射定律来解释光的反射和折射现象。
5.光的干涉和衍射：光的干涉和衍射是光学中经常出现的现象。
干涉是指两束或多束光相遇时相互作用的现象，而衍射是指光通过一个缝隙或物体边缘时产生偏转和扩散的现象。
这些现象可以被用来分析光的波动性和解释特殊的光学现象。
6.光的偏振：光的偏振是指光波振动方向的特性。
光可以是不偏振的（自然光），也可以是偏振的（线偏振、圆偏振）。
根据光的偏振性质，我们可以利用偏振光来分析光的传播和相互作用过程。
7.光的散射：光在与物体相互作用时会发生散射现象。
散射可以是弹性散射，即光与物体相互作用后仍然保持能量和频率不变；也可以是非弹性散射，即光与物体相互作用后发生能量和频率的改变。
根据散射现象，我们可以使用散射光来探测和分析物质的性质和结构。
8.光的吸收和发射：当光与物质相互作用时，光会被物质吸收和发射。
光的吸收和发射是光学研究中的重要现象，它们与物质的能级结构和电磁辐射的相互作用有关。
通过研究光的吸收光谱和发射光谱，我们可以获得物质的信息，如元素、化学成分和分子结构等。
总的来说，以上是光学基本原理的一些主要内容。
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直下型背光构造图
扩散片
Lamp 側型背光构造图 反射片
反射片
扩散片
Lamp
反射片
导光板
U形灯管示意图
增加灯管数量虽然提高了产品的亮度和对比度，但它也带来散热和耗能问题。 最主要的是，作为显示器本身，其实并不是亮度、对比度越高，还原图像的效 果就越好。好的显示器必须要有很好的灰度显示能力，因为图像是层次的，只 有能准确还原足够多的灰度级，显示出的图像才有层次感.
2. 棱镜片与增亮片
BEF（ Brightness Enhancement Film）的作用就是让分散的光集中 在法线70度范围内出光，其原理是利用全发射定律，让大于70度射 出的光又反射回来再次被利用，可使在轴中心亮度增加110%，其原 理是利用折射和全反射原理使分散的光线集中于一定的角度从背光 源中发出。
采用特殊的粒子结构与导光板的印刷点相匹配，不但能反射光，而 且还使反射光变得十分均匀。通过使用这些特殊的反射膜，使液晶 显示的轴中心亮度提高近30%。
反射膜对反射率的影响
PART 3 光学测试注意点
光學特性評價的重要因素
被測定物
正確的側量位置 點燈條件（周波數等） 指向性、偏光 測定視野外迷光
液晶显示原理
当液晶分子竖立时
光线就无法通过，结 果在显示屏上出现黑 色。故形成透光时为 白、不透光时为黑， 字符就可以显示在屏 幕上了。
Color filter
在彩色LCD面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成的，其 中每一个单元格前面都分别有红色、绿色或蓝色的过滤片。光线经 过过滤片的处理照射到每个像素中不同色彩的液晶单元格之上，利 用三原色的原理组合出不同的色彩 ，BM主要为隔绝RGB三颜色， 为提高颜色对比的关键，且BM一般均要求低反射，反射愈低愈好， 色彩表现也会愈好。
光学原理
顏色的種類
光源色的三原色
藍 水藍色 白 緑 黄 紅 粉紅色
物体色的三原色
黄
紅 黒 粉紅色
緑
藍
水藍色
加法混色
減法混色
顏色混合後光的量會增強,亮度及鮮豔度 顏色在混合之後,光的量會被吸收 會更明顯,如果將紅、藍、緑的三種顏色光、 減少,會呈黑色 加強100％混合狀態的話,會呈現白色, 所以100％减化之後,會呈黑色 歸0％會變黑色
PART 1
前 言
随着液晶显示器在游戏、设计等领域的广泛应用，液晶显示器如何提升亮 度成为了液晶企业面临的一大挑战。
液晶显示器光源在传输 过程中的衰减示意图
：
LCD光损失的三大祸首： 1. TFT开口率（~65%） 2. CF （~34%）（RGB1/3） 3.偏光板 （~43%）（下偏識
PART 3 光学测试注意点
增亮膜增光原理 图
3. 导 光 板
光线在导光板中以全反射传递
当光线遇到底部散射点时， 会有部份光线散射而折射出压克力
4. 反 射 片
灯管反射膜的种类 金属反射
金属的导电系数愈高，穿透深度愈浅，反射率(Reflectivity)愈高。因此 金属反射膜材料大都使用高导电度的金(Gold, Au)、银(Silver,Ag)、 铝(Aluminum, Al)与铜(Copper, Cu)等
偏光板构造简图
1.分解非偏极 光 2.舍弃其中一 条，利用另一 条偏极光
金属偏光膜、碘系偏光膜、染料系偏光膜、聚乙烯偏光膜
PART 2
LCD增光原理
液晶显示器光学部件组成
1.
灯管
背光根据灯管位置可分为侧光式、直 下式两种,由于直下式的灯管数使用 量较多，一般15吋用二支，17吋用四 支,甚至有具有三支U形灯管称为 “六灯管”,因此不符合轻薄小之用 途，主要用于LCD监视器、LCD TV， 而侧光式则在侧边使用一支灯管，应 用于NB等便携式产品。
白色塑料材料反射 一般为PET+Ti
金属反射 导体材料中的外壳层电子（自由电子）并没有被原子核束缚，当被光波 照射时，光波的电场使自由电子吸收了光的能量，而产生与光相同频率 的振荡，此振荡又放出与原来光线相同频率的光，称为光的反射。
其他反射材料
TiO2等折射率很高（n=2.62），所以在反射dot折射的光，非常复杂的动作，而且是将 PET或聚碳酸酯（polycarbonate）等，光学上透明度高的树脂，经过微细发泡而成。泡 的直径有数微米左右，不过，泡越微细、密度越高，反射率就越高。泡是折射率约1.00 的素材，与透明树脂之间，形成良好的屈折率界面。
BEF 示意图
DBEF 示意图
视觉效果图
BEF增光原理
增 亮 膜
反射型偏光及增光片不同于一般的吸收型偏光片阻挡吸收约50% 的偏极化光，当光通过下层偏光片时，原本被吸收的50%偏振光 重复利用，该膜可允许P1偏振光通过，而将P2偏振光反射回来重 复利用再变成P1和P2，如此反复可循环可增加亮度60%。吸收偏 振光的过程中，也充分的对反射光的均匀性做出了提升，对显示 效果的提升很明显。 增亮膜可将此部份偏极化光反射回背光模 块后循环利用，能全面而平均地提升液晶显示器的辉度.
偏光板
偏光板功能即在于将非偏极光转为偏极光，而液晶显示器就是利用此偏极 光加上液晶扭转特性来达到控制光线的通过与否，形成明暗。 偏光子是利用透光性良好的高分子薄膜(常用PVA，聚乙烯醇)吸附上二色性 物质(碘系、染料性等) ，几秒内使碘离子或染料扩散渗入内层的PVA中， 微热后拉伸，且在变长的同时也将变得又薄又窄，原本PVA分子为任意角度 无规则性分布，受力拉伸后分子就逐渐偏转于作用力方向上，而附着在PVA 上的碘离子或染料也就随之有方向性，因此可吸收平行于其排列方向的光 束电场分量，只让垂直方向的光束电场分量通过。
量測機器
機器的精度（管理精度是否滿足？） 機器的光学特性（測光測色論理是否一致？） 機器的校正體系？
環境因素
温度、湿度、暗室的迷光
人員因素
被測定物+量測機器
測定距離 （測定面積、開角影響） 測定的位置是否正確（被測定物的指向性有依存性） 數據取得時間（積分時間）的設定（点滅光源不可欠） 濾片方式採用後的計測器需要色補正係数