[发明专利]一种光电效应定量实验装置

说明书

公开了一种光电效应定量实验装置，包括电源、示教板、底座、电流传感器和电压传感器，示教板垂直固定于底座上，示教板上包括电路元件和电路图且面朝观众，电路元件包括可移动的光源模块、光电管、遮光套筒、微电流表、电压表和微调电位器，电源、微调电位器、微电流表、光电管和电压表通过导线连接组成光电效应实验示教板。遮光套筒侧面上开设有透光孔，光电管设置于透光孔内部，遮光套筒上还设置有遮光板滑轨，遮光板滑轨设置于透光孔的上下两侧，遮光套筒的透光孔设置于光源模块的光轴路径上且透光孔与光源同轴设置，遮光套筒与光源模块之间还设置有用于放置滤色片的支架。该光电效应定量实验装置测量精确性高、直观性好，能够便于学生理解光电效应的规律原理。

技术领域

本发明涉及一种物理实验装置，并且特别涉及一种光电效应定量实验装置。

背景技术

光电效应现象及其规律是人类认识光的粒子性和建立光子说的基础。它是高中近代物理教材的重点内容；“光电效应规律”实验是疑难实验，又是高考考点的重点实验内容。

在光电效应现象中，光的特性和行为是通过光电流表现出来，它的产生和大小又受到入射光的光谱成分(频率、强度)、金属板的材料以及外电场的电压(正反向和大小)等因素的制约。所以它是近代物理学教学中的难点。

目前国内使用的光电效应实验仪器主要存在有以下的缺点：

(1)有关光电效应实验仪器，之前人们研究的一般是实物平摆于桌面，有关线路的连接只能听老师口头介绍，看不到连接的电路图，学生还要一边看实物一边看电路，这样去对应，麻烦费劲；

(2)光电管的光电流小，不易测量。如果演示器在光电管和演示电表之间接入了学生未曾学到的微电流放大器，更不易使学生理解和掌握；

(3)因为光电流很小，测量光电流的微电流表数据上下跳动，不稳定；

(4)现已有的传感器实验只能提供原理性演示性实验项目，灵敏度和准确度不高，光谱范围仪限于可见光区域，测量范围窄，常要求现场安装，带来噪声，增大实验误差，且调试较麻烦，尚不能对得到的测量数据作进一步的处理；

(5)光电管与光源之间的相对位置容易变动，造成光强的变化而影响实验结果；

(6)研究光强变化时，除采用改变光源与光电管之间的距离，国内有的采用多圆孔插排，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。例如：公开号为CN105139729A的中国发明专利公开了一种真空光电效应实验演示装置，包括教学光电管、遮光罩、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，存在几个问题：①每次移动插排改变照射面积时都要将圆孔中心对准光电管的阴极中心位置，但因光电管设有遮光罩，人眼看不到遮光罩内的光电管，实际操作总会偏离一点，由于实验时光电流本身是很小的，再加上“偏差一点”，实验测量的误差就大了。②“光电管连接电位器”,因为是光电流微小，其使用的电位器是一般的电位器，调整电流大小时，电流数据变化大，不稳定，读数难，可控性差。③虽然使用传感器、采集器，但使用的是通用软件，没提及有设计配套专用软件。通用软件在处理与分析数据和画图等不如配套专用软件好用。

发明内容

为了解决现有技术中光电效应实验装置存在的难以让学生理解和掌握光电效应规律，以及调试安装麻烦、光电管与光源之间的相对位置容易变动、测量数据的准确性和稳定性差等技术难题，本发明提出了一种光电效应定量实验装置，用于解决上述技术问题。