Laboratorium Optoelektroniki

Ćwiczenie nr 2

„Absorbcja światła w materiałach przezroczysych”

Wykonali:

Dawid KLEIN

Łukasz KRASOWSKI

Paweł KLEWICKI

grupa C2 L3

1.Pomierzone charakterystyki przedstawiające zależność U od ilości warstw [grubości warstwy tłumiącej] dla wybranych źródeł światła.

U ~ I

I=I0 exp(-µnd)

gdzie:

I -natężenie fali świetlnej po przejściu przez warstwę pochłaniająca,

I0 - natężenie fali świetlnej padającej na warstwę,

µ -liniowy współczynnik pochłaniania światła,

nd -grubość warstwy pochłaniającej.

1. Charakterystyka dla LED-a czerwonego:

Wkładki zielone			Wkładki żółte			Wkładki czerwone
ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]
0	3,51		0	3,53		0	3,5
1	0,04		1	3,14		1	2,3
2	0,03		2	2,69		2	1,67
3	0,02		3	2,34		3	1,19
4	0,01		4	2,01		4	0,97
			5	1,71		5	0,69
						6	0,5

2. Charakterystyka dla LED-a zielonego:

Wkładki zielone			Wkładki żółte			Wkładki czerwone
ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]
0	3,5		0	3,49		0	3,48
1	0,37		1	2,4		1	0,3
2	0,12		2	1,6		2	0,25
3	0,07		3	1,14		3	0,19
4	0,06		4	0,83		4	0,18
			5	0,59		5	0,17
						6	0,14

3. Charakterystyka dla LED-a żółtego:

Wkładki zielone			Wkładki żółte			Wkładki czerwone
ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]
0	3,44		0	3,5		0	3,51
1	0,11		1	2,81		1	0,7
2	0,07		2	2,19		2	0,39
3	0,05		3	1,77		3	0,27
4	0,02		4	1,44		4	0,19
			5	1,21		5	0,16
						6	0,12

4. Charakterystyka dla LED-a świecącego w podczerwieni:

Wkładki zielone			Wkładki żółte			Wkładki czerwone
ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]
0	3,5		0	3,49		0	3,5
1	2,71		1	3,09		1	3,31
2	2,22		2	2,85		2	2,92
3	1,77		3	2,49		3	2,74
4	1,37		4	2,33		4	2,45
			5	2,11		5	2,22
						6	1,98

2.Wyznaczanie współczynnika d i napięcia U₀.

Współczynniki d i napięcia U₀ wyznaczono na podstawie dwóch wybranych punktów charakterystyk przedstawiających zależność U od ilości warstw (punkty te zostały wyszczególnione w poniższych tabelach).

- LED czerwony

Wkładki zielone			Wkładki żółte			Wkładki czerwone
ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]
0	3,51		0	3,53		0	3,5
1	0,04		1	3,14		1	2,3
2	0,03		2	2,69		2	1,67
3	0,02		3	2,34		3	1,19
4	0,01		4	2,01		4	0,97
			5	1,71		5	0,69
						6	0,5

- LED zielony

Wkładki zielone			Wkładki żółte			Wkładki czerwone
ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]
0	3,5		0	3,49		0	3,48
1	0,37		1	2,4		1	0,3
2	0,12		2	1,6		2	0,25
3	0,07		3	1,14		3	0,19
4	0,06		4	0,83		4	0,18
			5	0,59		5	0,17
						6	0,14

- LED żółty

Wkładki zielone			Wkładki żółte			Wkładki czerwone
ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]
0	3,44		0	3,5		0	3,51
1	0,11		1	2,81		1	0,7
2	0,07		2	2,19		2	0,39
3	0,05		3	1,77		3	0,27
4	0,02		4	1,44		4	0,19
			5	1,21		5	0,16
						6	0,12

- LED infra-red

Wkładki zielone			Wkładki żółte			Wkładki czerwone
ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]		ilość warstw	U[V]
0	3,5		0	3,49		0	3,5
1	2,71		1	3,09		1	3,31
2	2,22		2	2,85		2	2,92
3	1,77		3	2,49		3	2,74
4	1,37		4	2,33		4	2,45
			5	2,11		5	2,22
						6	1,98

gdzie:

U ~ I

Punkty te są opisane zależnościami:

Po przekształceniach powyższych wzorów otrzymujemy następujące zależności

Za pomocą tych zależności zostały wyznaczone współczynniki d i napięcia U₀ (umieszczone w tabelach).

Dioda czerwona
Kolor wkładek	d	Uo
zielony	1,47	3,51
żółty	0,15	3,64
czerwony	0,30	3,11

Dioda zielona
Kolor wkładek	d	Uo
zielony	1,02	3,50
Żółty	0,35	3,42
czerwony	0,60	3,48

Dioda żółta
Kolor wkładek	d	Uo
zielony	1,29	3,44
żółty	0,22	3,51
czerwony	0,62	3,51

Dioda podczerwona
Kolor wkładek	d	Uo
zielony	0,23	3,50
żółty	0,09	3,39
czerwony	0,09	3,51

Wnioski:

Z powyższych tabel widać, że współczynnik U₀ różni się od wartości odczytanej z woltomierza. Przyczyną tego może być fakt, że wartości współczynników μd jak i napięć U_o zostały obliczone z zależności matematycznych, które nie uwzględniają wszystkich zachodzących w rzeczywistym materiale zjawisk mających wpływ na wyniki. Bardzo ważne znaczenie ma tutaj rozpraszanie. Na niedokładność obliczeń wpłynął też fakt, że pomiędzy płytkami występują przejścia optyczne zwiększające tłumienie w porównaniu z płytką o grubości nd, która tych przejść nie posiada.

Dioda podczerwona ma najmniejszy współczynnik pochłaniania, oznacza to że im większa jest długość fali światła emitowanego to tym absorbcja ma mniejszą wartość.

Zaobserwowaliśmy, że absorbcja też jest mniejsza, gdy kolor próbki jest ten sam co kolor emitowanego światła. Stąd wniosek, że kolor próbki ma wpływ na wartość natężenia światła.

Ponadto warstwy koloru zielonego mają zdecydowanie najlepsze tłumienie ze wszystkich badanych kolorów warstw w ćwiczeniu.

4

---