43
液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）
原理：利用液晶的光学各项异性，在通电时导通，使 液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时， 排列则变得混乱，阻止光线通过。常用液晶为Nematic 类型。
特点：体积小、重量轻、省电、不产生高温, 低辐射、 画面柔和不伤眼等。
等离子体平板PDP显示器
液晶平板LCD显示器
12
Camera
Amplifier
13
Glasses
14
Microscope
Telescope
15
Space Telescope
哈勃太空望远镜
16
斯必泽空间望远镜（Spitzer Space Telescope，缩写为SST） 是美国宇航局2003年发射的一颗红外天文卫星，是大型轨道天 文台计划的最后一台空间望远镜
Wavelength (A)
34
Process of light
emD issionA
24000
3P
2
22000 3P & 1I
1
6
3P
20000
0
18000
1D 2
16000
Interactions among Ln3+ ions result in the energy transfer between the ions
3P 2
3P & 1I
1
6
3P 0
18000 1D
2
16000
14000
0
10000
1G 4
8000
3F
4
3F
6000
3
3F
2
4000
3H 6
2000
3H 5
0
3H 4
Pr3+
Up-converted emission from Pr3+ doped LaF bulk crystal and nanocrystal 3
21
Nature of Light
Light has both wave-like and particle-like properties. Explanation：quantum mechanics.
Particle-like property：the light is a collection of photons.
Nuclear model of atom
本征函数 谱线强度/跃迁几率
31
能级结构 Energy levels
32
跃迁过程 Optical transition
33
Light Absorption and Emission
energy (cm-1)
Intensity (a.u.)
24000 22000 20000
Light and Optics in our daily life
生活中的光与光学
Sun light
4
Rainbow
5
Bio-fluorescence
同星珊瑚
海洋生物
6
A colorful sky is often due to scattering of light off particules and pollution
响应时间反应了液晶显示器各像素点对输入信号反应 的速度，此值愈小愈好。响应时间越小，播放动态影 像时才清晰无残影，不会产生影像拖尾的现象。
44
LCD显示器 工作原理
液晶，即液态晶体。是一种在常温条件下呈现出既有液体的 流动性，又有晶体的光学各向异性的有机化合物. 当通电时分 子排列有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止 光线通过。
LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间，利用LC在 电场作用下的光学旋转性质调节通过LCD平板的光强。即当 给液晶上加一个电压时，液晶分子便会转动，从而改变光透 过率,从而实现多灰阶显示。因此 LCD是依赖极化滤光器(片) 和光线本身。
对于更加复杂的彩色显示器而言，还要具备专门处理彩色显 示的色彩过滤层。通常，在彩色LCD面板中，每一个像素都 是由三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有 红色，绿色，或蓝色的过滤器。这样，通过不同单元格的光 线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。
energy (cm-1)
Intensity (a.u.)
14000
12000
10000
1G 4
8000
3F
4
3F
6000
3
3F
2
4000
3H 6
2000
3H 5
0
3H 4
Pr3+
Pr3+
5000
20000 15000
0.5% pr3+:LaF bulk crystal 3
10000
5000
0
4770
7
The effects of a polarizing filter on the sky in a photograph. Left picture is taken without polarizer. For the right picture, filter was adjusted to eliminate certain polarizations of the scattered blue light from the sky.
现代光学前沿讲座 2013-07-28
光与我们的生活
郑海荣
陕西师范大学 物理学与信息技术学院
现代光学研究所
Outline
Light and Optics in our daily life 生活中的光与光学 About the Optics ----Optical Science 光学 Understanding the Light 对光的认识 The Origin of light 光的产生 Color Display 彩色显示器 Microscopic and imagine 显微镜与成像 Laser 激光 Nanomaterials 纳米材料
24
Color vs. Frequency/wavelength
High frequency (blue) light is deflected the most, Low frequency (red) light is deflected the least.
25
26
Position of the visible light
4780
4790
4800
4810
4820
4830
Wavelength (A)
Phonon assisted
Mechanism of the up-conversion from Pr3+:LaF3
energy transfer 35
Result of transition between energy levels
20
Models：
Geometric optics：light as a collection of rays that travel in straight lines and bend when they pass through or reflect from surfaces.
Physical optics：more comprehensive, it includes wave effects such as diffraction and interference that cannot be accounted for in geometric optics.
27
from left to right: Gamma rays, X-rays, ultraviolet rays, visible spectrum, infrared, microwaves, radio waves.
Visible spectrum from violet (400nm) to red (700nm)
17
天体物理紧密衔接
光
粒子物理
学
已
应
用
到
物
理
学
的
各
个
空
间
尺
度
18
About the Optics ----Optical Science
光学
Optics
Optics is a branch of physics. It involves the behavior and properties of
45
Liquid Crystal Pixel: ON
46
Liquid Crystal Pixel: OFF
Up-converted emission from Pr3+ doped LaF bulk crystal and nanocrystal 3
when 1D (II) at 5916 A is excited, T=15 K. 2
15000
0.1% pr3+:LaF nanocrystal 3
10000
28
Light spectrum
Spectrum of sunlight
Emissiom (a.u.)
100
80
60
40
20
0
540 560 580 600 620 640 660
Wavelength (nm)
29
The Origin of light 光的产生
量子理论 能级位置、跃迁几率
能级位置 谱线频率/荧光波长