光电管特性的研究(精)

1、光电管特性的研究光电效应是指在光的作用下，从物体表面释放电子的现象，所逸出的电子称 为光电子。这种现象是1887年赫兹研究电磁波时发现的。在光电效应中，光不 仅在被吸收或发射时以能量hv的微粒出现，而且以微粒形式在空间传播，充分 显示了光的粒子性。1905年爱因斯坦引入光量子理论，给出了光电效应方程，成功地解释了光 电效应的全部实验规律。1916年密立根用光电效应实验验证了爱因斯坦的光电 效应方程，并测定了普朗克常量。爱因斯坦和密立根都因为光电效应方面的杰出 贡献，分别获得1921年和1923年诺贝尔物理学奖。而今光电效应已经广泛地应 用于各科技领域，例如利用光电效应制成的光电管、光电倍增管等

2、光电转换其间, 把光学量转换成电学量来测量。光电元件已成为石油钻井、传真电报、自动控制 等生产和科研中不可缺少的元件。、教学目的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。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、教学要求1、实验二小时完成。2、观察光电管结构和光电效应现象，理解光的量子性。3、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。4、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。5、用所学过的知识解释本次实验所测得的曲线，并对实验结果进行评

3、价，写出 合格的实验报告。三、教学重点和难点1、重点：通过光电管的伏安特性和光电特性，掌握光电效应迈的实验原理。2、难点：最小二乘法处理数据。四、讲授内容(约 20 分钟)采用讲授、讨论、演示相结合的教学方法。1、光电效应的实验原理。2、与学生们共同探讨光电效应在现代生产生活中的应用。(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。 如： 光控继电器、自动控制、自动计数、自动报警等。(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 104 108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、

4、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。3、光电管的伏安特性曲线的特点和光电特性的特点，留给学生思考如何用 所学知识解释这些特点，并在实验报告中回答。4、结合仪器演示实验的主要步骤。1)测光电管的伏安特性曲线 按教材图 5.124 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。 选取合适的小灯电流值。 测量前先测出小灯泡与光电管阴极间的初始间 距 r0 ，并记录。 研究光电管正向伏安特性。 由于光电管的伏安特性为非线性曲线， 因此， 在非线性区域，测试点应多一些。 测临界截止电压。 将光电管接线的极性对调， 即在

5、光电管两极加上反向 电压，使光电管阳极为负电势， 慢慢增大反向电压， 记下使光电流刚好为零的电 压值，即为临界截止电压。 研究光电管在不同光强照射下的伏安特性，采用两种方法。使小灯电流降低10mA，重复步骤、，测读并记录实验数据。注意不 要改变光源与光电管的距离。使暗箱滑板距离为2 （般取7cm左右），重复步骤、，测读并记录实 验数据。注意不要改变灯电流值的大小。 根据记录数据，绘制三条伏安特性曲线。2）测定饱和光电流与阴极上光通量的关系 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。注意光源电流

6、值不改变。调整粘滞系数测量装置 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ri （每次改变0.50cm或1.00cm）及对应的饱和 光电流值Ih。至少测读10组数据。6、用所测数据粗略描点画出伏安特性曲线和光电特性曲线。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 ，如光源电流过大，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、指导要点1、打开暗箱观察内部结构，暗箱由光电管、小灯泡和滑板构成。2、将暗箱与光电效应仪用导线相连，测量出光电管阴极与光源（小灯泡的 发光点）的初始距离。3、第一条伏安特性曲线的光源电流需调节合适，一般让这个值尽量大，在确定光源到光电管距离后，调节光源电流只要光电流不溢出即可。4、第二条伏安特性时r不变，光源电流降低10mA左右；第三条曲线光源电 流不变，拉大 r 。5、研究光电管的光