CN105139730A - 真空管光电效应实验演示仪 - Google Patents

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沈君仪
许佳宁
周彤彤
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Abstract

本发明涉及一种真空管光电效应实验演示仪。包括教学光电管、多圆孔插排、移动光具座、LED发光二极管排、电压传感器、微电流传感器、数据采集器、显示器；所述教学光电管连接电位器及微电流传感器；所述电压传感器并联在教学光电管及微电流传感器的两端；所述电压传感器、微电流传感器连接数据采集器，通过USB连接线连接显示器；所述低压电源与电位器相连；本发明的有益效果是：光源采用红、橙、黄、绿、蓝、白色LED发光二极管排，用于研究真空光电管阴极材料截止频率；采用电压传感器和电流传感器采集数据，便于快速记录动态实验数据，绘制I-U实验图像；通过测定反向遏止电压，使得实验更容易测出光电子的最大初动能。

Description

真空管光电效应实验演示仪
技术领域
本发明涉及中学物理教具领域，具体涉及一种真空管光电效应实验演示仪。
背景技术
目前中学物理实验室缺少一种光电效应实验演示仪，教师授课一般采用理论讲解，无演示实验，学生对于光电效应实验接触少，对于光电知识的应用研究少，因此制作真空光电管应用演示仪，同时引入数字化设备，对于丰富学生理论知识，培养学生动手能力和实践能力具有现实而深远的意义。
发明内容
一种真空管光电效应实验演示仪，包括底座、教学光电管、多圆孔插排、移动光具座、LED发光二极管排、电压传感器、微电流传感器、数据采集器、电位器、低压电源、显示器、USB连接线；所述底座上安装了教学光电管，所述教学光电管的遮光罩的凹槽上包含一个多圆孔插排，用于调节入射光的照射强度，其上包含六个大小不等的圆孔；所述底座上安装了移动光具座，所述移动光具座上连接LED发光二极管排，所述LED发光二极管排包含六种不同颜色的发光二极管；所述教学光电管连接电位器及微电流传感器；所述电压传感器并联在教学光电管及微电流传感器的两端，用于测量教学光电管两端的电压；所述电压传感器、微电流传感器连接数据采集器，所述数据采集器通过USB连接线连接显示器；所述低压电源与电位器相连，且为0至36V的直流低压电源。
所述教学光电管的型号为CD–28真空光电管。
本发明的有益效果是：(1)光源采用红、橙、黄、绿、蓝、白色LED发光二极管排，左右移动LED发光二极管排，改变入射光源的频率，用于研究教学光电管阴极材料截止频率，比传统白炽灯加彩色滤光片结构新颖，研究频率范围宽。(2)研究光强变化时，除采用滑槽改变LED光源与光电管之间的距离，还采用多圆孔插排，可实现照射面积从1S、2S、3S…6S可选，左右移动多圆孔插排，改变光源照射到教学光电管的有效照射面积，在光源固定时，照射圆孔固定，通过调节电位器改变加在教学光电管上的电压，可测定不同照射面积下的光电管的饱和电流，两种方式达到异曲同工的效果。(3)采用电压传感器采集电压值、采用微电流传感器采集电流值，准确、高效，利用数字化设备，界面更直观，便于快速记录动态I-U实验数据，绘制I-U实验图像，比较教学光电管对于不同色光的LED光源的I-U图像的差异；对于研究老化的光电管、灵敏度下降等现象，具有现实的重要意义。(4)采用调节电位器控制加在教学光电管两端的电压，便于精细化测量真空中电流；通过测定反向遏止电压，使得实验更容易测出光电子的最大初动能。
附图说明
图1为本发明的结构图之一；
图2为本发明的结构图之二；
图3为本发明的原理框图；
图中，1-底座、2-教学光电管CD–28、3-多圆孔插排、4-移动光具座、5-LED发光二极管排、6-电压传感器、7-微电流传感器、8-数据采集器、9-电位器、10-低压电源、11-显示器、12-USB连接线。
具体实施方式
如图1、图2、图3，一种真空管光电效应实验演示仪，包括底座1、教学光电管2、多圆孔插排3、移动光具座4、LED发光二极管排5、电压传感器6、微电流传感器7、数据采集器8、电位器9、低压电源10、显示器11、USB连接线12；所述底座1上安装了教学光电管2，所述教学光电管2的遮光罩的凹槽上包含一个多圆孔插排3，用于调节入射光的照射强度，其上包含多个大小不等的圆孔；所述底座1上安装了移动光具座4，所述移动光具座4上连接LED发光二极管排5，所述LED发光二极管排5包含多个不同颜色的发光二极管；所述教学光电管2连接电位器9及微电流传感器7；所述电压传感器6并联在教学光电管2及微电流传感器7的两端，用于测量教学光电管2两端的电压；所述电压传感器6、微电流传感器7连接数据采集器8，所述数据采集器8通过USB连接线12连接显示器11；所述低压电源10与电位器9相连，且为直流低压电源；所述教学光电管2型号为CD–28真空光电管。
本发明的有益效果是：(1)光源采用红、橙、黄、绿、蓝、白色LED发光二极管排5，左右移动LED发光二极管排5，改变入射光源的频率，用于研究教学光电管2阴极材料截止频率，比传统白炽灯加彩色滤光片结构新颖，研究频率范围宽。(2)研究光强变化时，除采用滑槽改变LED光源与光电管之间的距离，还采用多圆孔插排3，可实现照射面积从1S、2S、3S…6S可选，左右移动多圆孔插排3，改变光源照射到教学光电管2的有效照射面积，在光源固定时，照射圆孔固定，通过调节电位器9改变加在教学光电管2上的电压，可测定不同照射面积下的光电管的饱和电流，两种方式达到异曲同工的效果。(3)采用电压传感器6采集电压值、采用微电流传感器7采集电流值，准确、高效，利用数字化设备，界面更直观，便于快速记录动态I-U实验数据，绘制实验I-U图像，比较教学光电管2对于不同色光的LED光源的I-U图像的差异；对于研究老化的光电管、灵敏度下降等现象，具有现实的重要意义。(4)采用调节电位器9控制加在教学光电管2两端的电压，便于精细化测量真空中电流；通过测定反向遏止电压，使得实验更容易测出光电子的最大初动能。

Claims (2)

1.一种真空管光电效应实验演示仪，包括底座（1）、教学光电管（2）、多圆孔插排（3）、移动光具座（4）、LED发光二极管排（5）、电压传感器（6）、微电流传感器（7）、数据采集器（8）、电位器（9）、低压电源（10）、显示器（11）、USB连接线（12）；其特征在于：所述教学光电管（2）连接电位器（9）及微电流传感器（7）；所述电压传感器（6）并联在教学光电管（2）及微电流传感器（7）的两端；所述电压传感器（6）、微电流传感器（7）连接数据采集器（8），所述数据采集器（8）通过USB连接线（12）连接显示器（11）；所述低压电源（10）与电位器（9）相连，且为0至36V的直流低压电源。
2.根据权利要求1所述的一种真空管光电效应实验演示仪，其特征在于：所述教学光电管（2）的型号为CD–28真空光电管。
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