光电管特性的研究

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光电管特性的研究,大学物理实验,一、实验目的,1,、了解光电效应实验的基本规律和光的量子性。,2,、测定光电管的伏安特性，研究光电流强度与加在光电管两极间电压的关系。,难点：,最小二乘法处理数据,重点：,通过光电管的伏安特性和光电特性，掌握光电效应的实验原理,3,、测定光电管的光电特性，研究光电流强度与照在光电管阴极上光通量的关系。,二、实验原理,按照光子理论，光电效应是光子与电子碰撞，光子把全部能量（）传给电子，电子获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的束缚，另一部分成为该电子（光电子）逸出金属表面后的动能。根据能量守恒有,二、实验原理,（一）光电流与加速电压的关系,保持光源与光电管的距离一定，如果阳极为高电势，则电子将加速飞向阳极，光电流随两极间的加速电压改变而改变。,二、实验原理,（二）光电流与阴极表面光通量的关系,设光电管的阴极面积为 ，阴极与发光强度为,的点光源间的距离为，由光度学理论可知，点光源到达的光通量为,验证了光电流与入射光光通量的,线性关系,。,三、实验仪器,暗匣（内装光电管及小灯泡及米尺）；光电效应实验仪（包括稳压电源、可调稳压电源、位数子电压表和电流表）。,光电效应实验仪,暗匣,小灯泡,光电管,标尺,光电效应实验仪,四、实验内容,1,、正确连接线路,按下图接好线路，使光电管阳极为高电势，检查正负极插线无误后，打开光电效应仪的电源开关，并预热,10,分钟。,注意旋至最小！,四、实验内容,2,、测光电管的伏安特性,(1),测量前先测出小灯泡与光电管阴极间的初始间距,r,0,，并记录。,阴极,光源发光点,四、实验内容,2,、测光电管的伏安特性,(2),研究光电管正向伏安特性。,r,1=,5.00cm,四、实验内容,2,、测光电管的伏安特性,(2),研究光电管正向伏安特性。,光电管电压,光源电流,光电流,四、实验内容,2,、测光电管的伏安特性,(2),研究光电管正向伏安特性。,光电管电压,光源电流,光电流,四、实验内容,2,、测光电管的伏安特性,(3),测临界截止电压。,截止电压,光电流,注意这里！,四、实验内容,2,、测光电管的伏安特性,(4),研究光电管在不同光强照射下的伏安特性，采用两种方法,:,改变,光源电流,和改变,光源到光电管阴极的距离,。,改变光源电流,降低,10mA,四、实验内容,2,、测光电管的伏安特性,(4),研究光电管在不同光强照射下的伏安特性，采用两种方法,:,改变,光源电流,和改变,光源到光电管阴极的距离,。,改变距离,r,2,=7cm,四、实验内容,3,、测光电管的光电特性,(1),根据光电管伏安特性的实验结果，在产生饱和光电流的电压区域中取一电压值（注意不要取,拐点,，取饱和区域中间点），加在光电管的两极上并保持不变。,饱和电压,光源电流,光电流,四、实验内容,3,、测光电管的光电特性,(2),将光源放在离光电管较近的位置，通过拖动暗箱滑板，使光电管阴极逐渐,远离,光电管，记下暗箱滑板读数 （每次改变,0.5cm,或,1.0cm,）及对应的饱和光电流值 。至少测读组数据。,改变距离,四、实验内容,4,、描点画图,用所测数据描点画出伏安特性曲线和光电特性曲线（光电特性曲线需用,最小二乘法拟合）,。,I,(,A),U,(V),8.00,4.00,20.00,16.00,12.00,18.00,14.00,10.00,6.00,2.00,0,4.00,8.00,12.00,16.00,20.00,2.00,6.00,10.00,14.00,18.00,A,(0.00,4.00),B,(18.00,16.00),光电管伏安特性曲线,标实验点,+,四、实验内容,5,、数据处理,最小二乘法,设有直线方程 ，根据所测数据用最小二乘法求出该直线的斜率,b,、截距,a,以及相关系数,，由拟合的方程在坐标纸上绘制光电管的 曲线，并作曲线分析。,五、实验注意事项,1,、实验仪器在打开后要,预热,10,分钟。,2,、光源电流不得超过,400mA,，光源电流过大，容易烧坏灯泡。,3,、在研究光电特性中，选取饱和光电流的电压值最好,不要选取拐点,，因为拐点不稳定，一般选取饱和区域中间值，以确保能够获得饱和光电流。,4,、,开启关闭,实验仪器时，将,电压旋钮,和,光源电流,都应顺时针,调至最小,，以免启动仪器时，电流过大烧坏灯泡！,六、思考题,1,、用所学过的知识解释本次实验所测得的曲线。,2,、研究光电管的光电特性时，如果加在光电管两极的电压不是产生饱和光电流的电压值，对实验结果有无影响？,3,、分析实验误差产生的原因，实验中如何减少误差？你有何建议？,七、光电效应在近代技术中的应用,如：光控继电器、自动控制、自动计数、自动报警等,.,放大器,接控件机构,光,光控继电器示意图,1,、光电管,利用饱和电流与照射光强的线性关系，实现光信号和电信号之间的转换。,光电倍增管,2,、光电倍增管,光电倍增管可使光电阴极发出的光电子增至 倍，在探测弱光方面得到广泛的应用。,3,、光电成像器件,光电导摄像管等，可以将辐射图像转换成或增强为可观察、记录、传输、存储和进行处理的图像，广泛地应用于天文学、空间科学、电视等领域。,