LED陣列光源應(yīng)用于幾何光學(xué)實驗

曲 達，王云龍，朱 江

(南開大學(xué)，天津 300071)

目前國內(nèi)各高校普通物理光學(xué)實驗中，透鏡焦距測量、自組顯微鏡望遠鏡等實驗光源多采用鎢燈光源，價格相對比較昂貴，且電源易壞，發(fā)熱高，不節(jié)能。此類實驗中，采用鎢燈作為背景光源，照亮物屏，存在成像問題。［1-2］本文設(shè)計并制作了LED單色光源及白光LED光源，直接用LED排布陣列作為物體，使得物體本身發(fā)光，無需背景光源照亮，實現(xiàn)光源與物的結(jié)合，成像效果好。［3-5］并且，LED環(huán)保、節(jié)能，可兼容數(shù)字控制，成本低，散熱?。?，7］。

1 LED陣列光源

“F”形單色LED陣列光源如圖1(a)所示，采用“5V 1A”的手機充電器作為工作電源，即可直接接于220 V交流，提供穩(wěn)定電流，保證光源的穩(wěn)定性。高功率白光LED陣列光源如圖1(b)所示，箭頭形陣列排布，電源可直接接于220 V交流，亮度可控。

圖1 陣列LED光源

2 實 驗

利用二次成像法測量薄透鏡焦距，見圖2。普通鎢燈和物屏結(jié)合，像差明顯。單色和高亮度白光LED陣列光源，作為“發(fā)光物體”，實現(xiàn)了光源與物的結(jié)合，成像效果較好。且高功率白光LED陣列光源亮度強，可在明室進行實驗。

圖2 二次成像法的成像圖

設(shè)物像間的距離為A，兩次成像位置之間的距離為d，焦距為f

測量數(shù)據(jù)如表1所示。高亮度白光LED陣列光源比鎢燈光源略好。綠光和紅光LED陣列光源，由于透鏡的色差，因此焦距有所偏差。

表1 二次成像法測量透鏡焦距

3 結(jié) 論

單色、白光LED陣列光源，實現(xiàn)光源與物的結(jié)合，成像及實驗測量效果良好。環(huán)保、節(jié)能，可兼容數(shù)字控制，成本低，散熱小。但對于單色LED需要考慮透鏡的色差，因此不同顏色LED光源，測得的透鏡焦距會不同，還需對透鏡的色差、像散等進一步研究。

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