1.2 光的功用
1.電磁波
1.2 光的功用
1.2 光的功用
電磁波：電磁幅射以波的形式運動，各種 電磁波速度在真光、空氣中皆以光速 3x108 m/s。
可見光：人類視網膜對電磁波有反應的區 域，其在眼睛引起不同的靈敏度感覺是為 顏色，最靈敏的波長在0.56微米。而單頻 波稱單色波。
紫外線：太陽為主要來源，和高層大氣的 原子相互作用產生離子，在地表90km大氣 中形成電離層。
1.1 光電科技
3.光電學科關係：
光子科技
光電科技 光電子科技
光學 量子光學
量子電子學 電子學
1.1 光電科技
4.光電發展與各項科技關係： 縱向→ 上游：基礎研究 中游：技術開發 下游：工業產品的生產與銷售
1.1 光電科技
橫向→突破電子及機械的極限 資訊、電訊、機械加工、自動化、 能源、材料處理、化工、醫療、 國防、家電用品等。
1.2 光的功用
4.光的性質
(1)粒子說(Particle models)
1621 : W. Snell(英) : 折射(Snell’s Law) 1637 : R. Descartes(法):折射,反射 1664 : P. Fermat觀察
( a)自然界遵行最短距離行為 (b)光速有限 Fermat Principle 為幾何光學基楚礎 1704 : I. Newton :稜鏡,色散現象(Dispersion)
繞射(傅氏光學)：光學訊息處理 偏極(晶體光學)：非線性光學 干涉(干涉、疊紋、全像術)：精密
量測儀器
1.2 光的功用
(3)量子光學：非線性光學、雷射光譜學、 超短脈衝技術
(4)光電子學：雷射檢測、光纖檢測
1.3 光電產品類型
1.光電產業分類
(1)光通訊 光纖通訊及紅外線傳輸。
(2)光資訊 光碟機、光碟片、影像掃描器、數位相機、 雷射印表機。
1.2 光的功用
(3)讀取 光碟機、光電基因晶片、電子式掃描、 電視監視器、光學尺。
(4)寫 雷射印表機、雷射修阻器。
(5)切割、熔接 雷射加工、雷射醫療。
1.2 光的功用
(6)傳送 室內外照明、掃描器導光板、LCD背光板、 汽車反光板。
(7)發電 太陽電池、雷射核融合。
(8)瞄準 光學對正、飛彈導引、光電精密機械定位。
1.1 光電科技
1.1 光電科技
5.光電科技分類： (1)傳統光學 → 照像機、望遠鏡、 光學器材、鏡片等。 (2)雷射 (3)光電子 → 發光二極體、光檢測器、 液晶顯示器等。 (4)光纖 (5)電子光學 → 電視影像管、電子顯微鏡等。
1.1 光電科技
6.光電技術特色： (1)將電磁波的應用從微波的領域經紅外線 伸展到可見光及紫外線區域。 (2)能處理空間問題從靜態影像到多媒體 視訊。 (3)能處理相位訊息從靜態影像到立體 影像。 (4)已進入微小化、積體化及趨向主動化。
(3)雷射加工 切割、鑽孔、銲接、電阻修整、雕刻、熱處理、 表面披覆。
1.3 光電產品類型
(4)光電檢測及控制 光學檢測、雷射檢測、光纖檢測、機器視覺、 地球環境監視、光纖陀螺儀、雷射陀螺儀。
(5)雷射醫療 外科及眼科手術、臉部斑點去除、內視鏡。
(6)光電元件及材料 發光二極體、雷射二極體、檢知器、液晶顯示器、 太陽電池。
第1章 光電工業概論
第1章 光電工業概論
1.1 光電科技 1.2 光的功用 1.3 光電的運作 1.4 光電工業
1.1 光電科技
1.光電科技： 由光而來，以光學和電子學為基礎，而
相互結合與應用的科學及技術。
1.1 光電科技
2.光電名詞: 美國 Electro-Optics Technology (光電科技) 日本、歐洲 Opto-electronics Technology (光電子科技) 法國 Photonics Technology (光子科技)
1.3 光電產品類型
(7)光學元件及器材 透鏡、錂鏡、面鏡、塑膠鏡片、照相機、 攝影機、光學儀器。
(8)微機電 微小光學元件、數位微小鏡片元件、 微干涉儀。
1.3 光電的運作
1.光電元件 (光電材料、磊晶片、發光元件、感光元件、 太陽電池等) (1)發光元件：電能轉換光能，適可見光譜、 紅外線光的發光二極體、 雷射二極體、電漿發光元件。
1.2 光的功用
(3)量子論：波粒雙重性(particle-wave duality)
‧波動
E=hυ
P= h/λ
波傳播：1.干涉 2.繞射 3.偏振
‧粒子
1.光發射 2.光吸收 3.光電效應
1.2 光的功用
5.光學的研究方向
(1)幾何光學(光學系統設計)：光學儀器 (2)波動光學(物理光學)：
1.2 光的功用
紅外線：由分子及熱物體所產生，可用於 追縱、搜索、幅射線測定、光譜放射線測 定、熱像儀。
微波：由電子儀器產生，或熱物體產生。 無線電波：由振盪電路產生，用為電視機、
收音機、行動電話的廣播系統。
1.2 光的功用
2.光學發展史 (1)啟蒙時期：15世紀末~16世紀初。 (2)幾何光學時期： 藉反射、折射定律之研究，發明望遠鏡、 顯微鏡等光學儀器。 (3)光波動時期： 研究干涉、繞射、偏振等現象，以確認光 是電磁波的一種。
1.2 光的功用
(4)量子光學時期： 確立光的粒子性及波動性，並發現光電效 應等光波動性的應用。
(5)現代光學時期： 1960年成功製成第1台紅寶石雷射，接著光 碟機、CD、全像術、光纖陸續問世。20世 紀末，光電池、光電感測所須的發光二極 體、光電晶體、雷射半導體元件的發展。
1.2 光的功用
3.光能做什麼 (1)傳遞資訊 光纖通信、影像電話、紅外線傳輸、 紅外線監視器、頭配顯示器。 (2)量測 光學干涉、光纖感測、偏極光量測、全像 量測、疊紋量測、經緯儀、雷射測距、紅外線 測溫儀、雷射雷達。
1.2 光的功用
(2)波動說(wave theory)
1665 : F. M. grimaldi : 繞射 R. Hooke :干涉
1779: C. Huygens : 惠更斯第二波前理論 1802: T.Young : 雙狹縫干涉 1815: A. Fresnel : 繞射理論
偏極光反射(Fresnel eq.) 橫波(transverse wave)