CN102509500A - 用光电效应测量普朗克常数实验装置 - Google Patents

Abstract

一种用光电效应测量普朗克常数实验数据的采集、传送和实时处理装置，包括：汞灯电源、汞灯、滤光片、光阑、光电管、集成有直流电压表和直流微安表的测试仪、嵌有单片机的电路板、蓝牙发送模块、显示器、用于实验数据收集和实时处理的配置有蓝牙接收模块的计算机和数据处理程序；测试仪同单片机相连接，当学生测量得到截止电压时，按下嵌有单片机的电路板上的“记录”按钮，单片机会将截止电压数据实时传送给并显示在与单片机相连接的显示器上，学生全部测量所需数据后，按下嵌有单片机的电路板上的“发送”按钮，包含上述数据和学生编号和姓名的数据包经蓝牙发射模块发送到所述计算机上，再由所述计算机对数据进行存储和后续处理。

Description

用光电效应测量普朗克常数实验装置

技术领域

本发明涉及一种大学物理实验装置，主要涉及一种用光电效应测量普朗克常数实验数据的采集、传送和实时处理系统，属于大学物理实验仪器领域。

背景技术

光电效应实验对于认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑式的意义，因此用光电效应测量普朗克常数实验成为大学物理实验教学的基本实验之一。

当有入射光照射到光电管阴极上时，光电管产生的光电子在电场的作用下向阳极迁移构成光电流，通过改变外加电压，可以测量出光电流的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线，这是用光电效应测量普朗克常数实验的基本原理。大学物理实验中，通常是学生测量截止电压，记录在实验报告纸上，然后用最小二乘法计算得到普朗克常数。

然而，这样的实验过程存在三个问题，第一：对于学生的实验掌握程度不易了解，众所周知，学生之间的抄袭现象是普遍存在的，如果学生在实验后抄袭了他人的实验数据，并以此来提交实验报告，实验老师对此并不能及时发现，因为学生的数据记录过程完全是独立于老师的，这样导致的后果就是老师对于学生的实验掌握程度不能具有一个很好的了解，进而导致对于教学质量的评估出现偏差；第二，学生在数据记录过程中费时、费力，数据彼此间分立，容易产生错误；第三，实验教师对学生数据的处理多凭经验，在评分过程中不可避免的出现偏差。

本发明就是针对上述的问题而提出的，提供一种用光电效应测量普朗克常数实验数据的采集、传送和实时处理系统，其能够测量截止电压，而且方便准确的读取实验数据、传送数据、实时处理实验数据。在教学中，可以根据实验需要，随时更改实验内容，简单、易行。

发明内容

根据本发明的一实施例，提供了一种用光电效应测量普朗克常数实验数据的采集、传送和实时处理系统，包括：汞灯电源、汞灯、滤光片、光阑、光电管、集成有直流电压表和直流微安表的测试仪、嵌有单片机的电路板、蓝牙无线传输模块、液晶显示器、用于实验数据收集和实时处理的计算机和数据处理程序。

用光电效应测量普朗克常数实验，现有技术很成熟，其中测试仪上包含直流微安表和直流伏特表，在此不再进行赘述。本发明的特征在于：本用光电效应测量普朗克常数实验装置中，测试仪同一单片机相连接，当学生测量得到截止电压时，按下嵌有单片机的电路板上的“记录”按钮，单片机会将截止电压数据实时传送给并显示在与其相连接的液晶显示器上。学生全部测量所需数据后，按“发送”按钮，包含上述数据和学生编号和姓名的数据包经蓝牙发射模块发送到老师的计算机上，再由计算机对数据进行后续处理。

通过上述装置，就解决前述的问题，每进行一次实验之后，学生都能实时的在显示器上看到该次的实验数据，也即截止电压的数据，如果对于实验结果不满意，可直接将数据删除，重新进行实验，其最后看到的是一个整体的全部的实验数据；再者，学生每次实验完毕后，都需要将包含有个人信息的实验数据发送到老师的计算机上，能够保证老师看到每个学生原始的实验数据，有效的防止了学生之间抄袭现象的发生；第三，采用此系统，计算机程序将实验数据处理并存储后，可随时调用，作为教师在给定实验报告分数时的客观依据，从而进行方便、公正的实验评价。

附图说明

图1为用光电效应测量普朗克常数实验装置结构示意图；

图2为用光电效应测量普朗克常数实验装置数据的采集、传送和接收模块示意图；

图3为在液晶显示器上看到的实验数据显示格式。

在上述图中，1汞灯电源，2表示汞灯，3表示滤光片，4表示光阑，5表示光电管，6表示集成有直流微安表和直流电压表的测试仪，7表示基座，8表示单片机，9表示显示器，10表示蓝牙发射模块，11表示配有蓝牙接收模块的计算机。

具体实施例

图1示出了本发明中用光电效应测量普朗克常数的结构示意图，该部分与现有技术中的用光电效应测量普朗克常数实验装置一致。

本发明的特征在于其还包括数据的采集、传送和接收模块。本发明中测试仪6与单片机8相连接，当学生通过观察直流微安表的示数为0，测量得到截止电压时，按下嵌有单片机的电路板上的“记录”按钮，单片机会将该截止电压数据传输到一个与其相连接的显示器上，并且，嵌有单片机的电路板上还设置有“发送”按钮和蓝牙发射模块，通过按下所述“发送”按钮，所述蓝牙发射模块会将包含有学生信息和上述数据的数据包传送到老师计算机上的蓝牙接收模块，接收后在该计算机上存储和处理。

显示器：单片机芯片采集过来的数据，由一个8时TFT液晶显示器将实验内容和数据全部显示出来。学生通过液晶屏观察的实验数据具有整体感，可以通过对比不同测量组的数据，判断实验中可能存在的操作错误。对于错误数据，可由嵌有单片机的电路板上的“删除”键直接删除。使用者还可以根据实验中数据多少的不同，选择不同的、合适尺寸的液晶显示器。

显示器上的显示格式如图3所示，“第一次”～“第五次”表示多次测量，以取平均值方便后续数据处理。

数据传送：实验数据临时存储在单片机中，嵌有单片机的电路板上设置有“发送”按钮，按一下该按钮，则数据经蓝牙模块通过蓝牙无线信号发送出去。

数据接收：计算机上插有蓝牙适配器做为蓝牙接收模块，可以接收蓝牙信号。

数据实时处理：计算机上有编写好的程序，读取蓝牙适配器接收到的数据，存储实验数据到以学生学号和姓名为文件名的文件中，作为数据备份。同时，计算机程序还可对实验数据进行处理，处理后的结果实时显示在计算机屏幕上，以方便教学的老师实时判断学生做的实验好坏，以及为批改实验报告提供客观依据，方便教师甄别学生数据的准确度。

如果想更改部分实验内容，只需在单片机内重新写入程序，调整液晶屏显示内容，改写计算机处理程序，可节约大量仪器更新和改造费用。

Claims (3)

1.一种用光电效应测量普朗克常数实验数据的采集、传送和实时处理装置，包括：汞灯电源、汞灯、滤光片、光阑、光电管、集成有直流电压表和直流微安表的测试仪、嵌有单片机的电路板、蓝牙发送模块、显示器、用于实验数据收集和实时处理的配置有蓝牙接收模块的计算机和数据处理程序；测试仪同单片机相连接，当学生测量得到截止电压时，按下嵌有单片机的电路板上的“记录”按钮，单片机会将截止电压数据实时传送给并显示在与单片机相连接的显示器上，学生全部测量所需数据后，按下嵌有单片机的电路板上的“发送”按钮，包含上述数据和学生编号和姓名的数据包经蓝牙发射模块发送到所述计算机上，再由所述计算机对数据进行存储和后续处理。

2.根据权利要求1所述的装置，所述显示器为液晶显示器。

3.根据权利要求1所述的装置，所述嵌有单片机的电路板上还设置有的“删除”键，用于在实验过程中删除操作错误的实验数据。

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