專利名稱：一種光電效應實驗儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光電效應實驗儀，是用于物理實驗中驗證光電效應的基本規(guī)律和測量普朗克常數(shù)h的教學儀器。
1887年，赫茲在探測電磁波時，第一次觀察到光電效應在光的照射下，電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象。光電效應的基本規(guī)律有(1)當入射光頻率不變時，飽和光電流與入射光的強度成正比；(2)對給定金屬光電效應存在一個截止頻率v0，當入射光的頻率v＜v0時，無論光強大小，都不會有光電子發(fā)出；(3)光電子的最大初動能與入射光無關，但與其頻率v成正比；(4)光電效應具有瞬時性。
愛因斯坦用光子理論圓滿的解釋了光電效應規(guī)律，按這個理論，光的能量并不連續(xù)地分布在電磁波的波面上，而集中在光子這樣的“微?！鄙希瑢︻l率為v的單色光，光子的能量為hv，h為普朗克常數(shù)。光電效應實驗儀是驗證光電效應基本規(guī)律和測量普朗克常數(shù)h的專用儀器，是大學物理實驗教學的必備儀器。
目前使用的光電效應實驗儀主要存在以下不足(1)光電管的光電流小，不易測量；(2)測量光電流的微電流表不穩(wěn)定；(3)學生更換不同波長的濾色片時，容易損壞濾色片，且強光源的照射容易使光電管失效；(4)光電管與光源之間的相對位置容易變動，造成光強的變化而影響實驗結果。
本實用新型的目的就是提供一種結構簡單、合理、緊奏、測量方便、測量誤差小的光電效應實驗儀。
本實用新型的技術方案是通過以下途徑實現(xiàn)的，它含導軌、底座、高壓汞燈電源、高壓汞燈、濾色片盤、暗盒、光電效應測量儀，所述的高壓汞燈固定在底座上；高壓汞燈電源與高壓汞燈相連；濾色片盤安裝在暗盒上，暗盒可沿導軌移動，暗盒中裝有光電管；暗盒上設有的“光電流輸出”端、“電壓輸入”接線柱分別與光電效應測量儀的“光電流輸入”端和“電壓輸出”接線柱相連接；光電效應測量儀設有數(shù)字微電流表、數(shù)字電壓表、“光電流輸入”端、“電壓輸出”接線柱、電流量程轉換開關、電壓量程轉換開關、電壓極性轉換開關、電壓調節(jié)鈕；濾色片盤上設有濾色片安裝孔、通光孔、轉軸孔，不同波長的濾色片安裝在不同的濾色片安裝孔上。
本實用新型具有結構簡單、合理、緊奏、測量方便、測量誤差小、重復性好的特點。


圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖2為濾色片盤的結構示意圖。
其中1、導軌，2、底座，3、高壓汞燈電源，4、高壓汞燈，5、濾色片盤，6、暗盒(裝有光電管)，7、“光電流輸出”端，8、“電壓輸入”接線柱，9、光電效應測量儀，10、數(shù)字微電流表，11、數(shù)字電壓表，12、“光電流輸入”端，13、電流量程轉換開關，14、“電壓輸出”接線柱，15、電壓量程轉換開關，16、電壓極性轉換開關，17、電壓調節(jié)鈕，18、濾色片安裝孔，19、通光孔，20轉軸孔。
以下結合附圖詳細描述本實用新型的技術方案和工作原理。
本實用新型含導軌1，底座2，高壓汞燈電源3，高壓汞燈4，濾色片盤5，暗盒6，光電效應測量儀9，高壓汞燈4固定在底座2上；濾色片盤5安裝在暗盒6上，通過轉動濾色片盤5可使不同的濾色片位于高壓汞燈4出光孔與暗盒6的入光孔之間，暗盒6可沿導軌移動，暗盒6中裝有光電管，暗盒6上設有的“光電流輸出”端7、“電壓輸入”接線柱8分別與光電效應測量儀9的“光電流輸入”端12“電壓輸出”接線柱14相連接；光電效應測量儀9設有數(shù)字微電流表10、數(shù)字電壓表11、“光電流輸入”端12、“電壓輸出”接線柱14、電流量程轉換開關13、電壓量程轉換開關15、電壓極性轉換開關16、電壓調節(jié)鈕17。
“電壓輸出”接線柱14與“電壓輸入”接線柱8連接，提供光電管工作電壓，其大小由數(shù)字電壓表11測出；“光電流輸出”端7與“光電流輸入，，端12連接，用于測量光電流，其大小由數(shù)字微電流表10測出。
濾色片盤5上設有濾色片安裝孔18、通光孔19、轉軸孔20，不同波長的濾色片安裝在不同的濾色片安裝孔18上。
濾色片也可安裝在條形物體上，條形物體設有多個濾色片安裝孔，可在暗盒的入光孔前抽動，用于使不同波長的濾色片，位于光源與暗盒的入光孔之間。
由高壓汞燈4發(fā)出的光通過濾色片盤5的某一波長濾色片由暗盒6的入光孔照射到光電管上；“電壓輸出”接線柱14與“電壓輸入”接線柱8連接，給光電管提供工作電壓；“光電流輸出”端7與“光電流輸入”端12連接，光電管由于光照而產生的光電流由數(shù)字微電表測出；轉動濾色片盤，選擇不同的濾色片，可測出不同波長光照下的光電流；暗盒6能在導軌1上水平移動，從而改變光強，或在高壓汞燈4的出光孔上套上中性減光片來改變光強，測出不同光強照射下的光電流；旋轉“電壓調節(jié)鈕”17，轉換“電壓極性轉換開關”16，可調節(jié)加在光電管上的電壓大小和極性，測出不同電壓下的光電流。
轉動濾色片盤5使最短波長濾色片位于暗盒6的入光孔位置，調節(jié)“電壓調節(jié)鈕”17，使電壓由-3V逐漸升高至30V，觀察記錄光電流的變化(每隔1V記一個電流值，當電流開始急劇變化前后須細測幾個點)，記下一組I、U值，然后依次轉動濾色片盤5(由短波長逐次到長波長)，重復以上步驟可記△組I、U值，作出五條I-U曲線。
根據(jù)I-U曲線，可求出某一波長下的光電管反向截止壓Us，作出Us-V特性曲線，用作圖法或最小二乘法擬合求出普朗克常數(shù)h。
將某一濾色片轉動至暗盒6的入光孔位置，調節(jié)電壓調節(jié)鈕17，電壓值由0V升至30V，記下飽和光電流值，然后調換中性減光片或水平移動暗盒6的位置，分別測出不同光強下的飽和光電流值，作出飽和光電流與光強的光電特性曲線。
權利要求1.一種光電效應實驗儀，包括底座2、高壓汞燈電源3、高壓汞燈4、暗盒6、光電效應測量儀9，高壓汞燈4固定在底座2上；暗盒6中安裝有光電管，暗盒6上設有“光電流輸出”端7、“電壓輸入”接線柱8，它們分別與光電效應測量儀9的“光電流輸入”端12和“電壓輸出”接線柱14連接；光電效應測量儀9設有數(shù)字微電流表10、數(shù)字電壓表11、“光電流輸入”端12、“電壓輸出”接線柱14、電流量程轉換開關13、電壓量程轉換開關15、電壓極性轉換天關16、電壓調節(jié)鈕17，其特征在于所述的暗盒6上設有濾色片盤5，濾色片盤5上有五個濾色片安裝孔18，有五個相應的同心的直徑小于濾色片安裝孔18的通光孔19，濾色片盤5中間有轉軸孔20，轉動濾色片盤5，可選擇不同的的濾色片位于高壓汞燈4的出光孔與暗盒6的入光孔之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種光電效應實驗儀，其特征在于所述的底座2上設有導軌1，暗盒6能在導軌1上水平移動。
3.根據(jù)權利要求1、2所述的一種光電效應實驗儀，其特征在于所述的濾色片盤5還可以是設有多個濾色片安裝孔18和通光孔19的條形物體。
專利摘要本實用新型涉及一種光電效應實驗儀,包括導軌、底座、高壓汞燈電源、高壓汞燈、濾色片盤、暗盒、光電效應測量儀,所述的高壓汞燈固定在底座上;高壓汞燈電源與高壓汞燈相連;濾色片盤安裝在暗盒上,暗盒可沿導軌移動,暗盒中裝有光電管,暗盒上設有的“光電流輸出”端、“電壓輸入”接線柱,分別與光電效應測量儀上的“光電流輸入”接線柱和“電壓輸出”接線柱相連接;光電效應測量儀設有數(shù)字微電流表、數(shù)字電壓表、“光電流輸入”端、“電壓輸出”接線柱、電流量程轉換開關、電壓量程轉換開關、電壓極性轉換開關、電壓調節(jié)鈕。
文檔編號G09B23/06GK2490665SQ0123496
公開日2002年5月8日 申請日期2001年4月26日 優(yōu)先權日2001年4月26日
發(fā)明者文景, 杜方炳, 楊國慧, 楊紅梅, 嚴欽云, 夏湘芳 申請人:文景, 杜方炳