[實用新型]一種采用LED光源的光電效應測普朗克常數實驗裝置

有效

• 申請號: 201320584638.5
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN203552534U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 田凱;李慧;馬貞;薛春玲;賈潔
• 申請（專利權）人: 黃河科技學院
• 主分類號: G09B23/06
• 分類號: G09B23/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種大學物理實驗裝置，具體是涉及一種光電效應測普朗克常數實驗裝置。

背景技術

光電效應是指在一定頻率的光照射下，電子從金屬表面溢出的現象，這種電子稱為光電子。光電效應的發現對光的本性即波粒二象性的認識，具有極為重要的意義，它給量子論以直觀、明確的論證。普朗克常數是物理學中一個很重要的基本常數，它可以通過光電效應實驗簡單而有效地測出，所以光電效應實驗有助于學生學習和理解量子理論。而且隨著科學技術的發展，光電效應已經廣泛應用于工農業生產、國防等許多領域。因此，光電效應測普朗克常數實驗就成為大學物理實驗中一個非常經典的實驗項目。目前大學物理實驗中，光電效應測普朗克常數實驗多采用高壓汞燈作為光源，通過濾色片獲得五種不同波長即365nm、405nm、436nm、546nm、577nm的單色光，測繪出不同單色光照射下光電管的I-V曲線，然后通過“拐點法”或“零點法”確定光電管的遏止電壓，進而根據單色光頻率與遏止電壓之間的關系即可得到普朗克常數。這種裝置采用高壓汞燈作為光源存在以下不足：

其一，高壓汞燈的驅動電源比較復雜，穩定性要求也比較高，容易損壞。而且必須預熱20分鐘以上才能正常工作，一旦關閉不能立即點亮，否則燈管非常容易燒壞。

其二，高壓汞燈亮度不易調節，實驗中只能通過改變光源與光電管之間的距離來調節入射光的強度。

其三，采用濾色片獲得的單色光單色性不好，并且只有五種單色光。

其四，實驗中要不斷更換濾色片，一不小心就會將濾色片摔壞。

發明內容

為了克服現有技術的上述不足，本實用新型提出一種采用LED光源的光電效應測普朗克常數實驗裝置，該裝置采用RCLED(諧振腔發光二極管)作為單色光源，該光源單色性能好，波長穩定性高，壽命長，驅動簡單，不需預熱，采用PWM方式調節亮度準確方便。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：在一個遮光箱體內設置八只不同波長的LED單色光源，LED光源發出的光均可耦合到導光纖維中，導光纖維出口處設置擴束透鏡及準直透鏡，后面設置光電管。LED光源通過接口與電源控制器相連，LED光源由恒流源驅動，通過恒流源電流調節旋鈕可以調節電流大小，并可在電流顯示屏上顯示出來，光源的亮度采用PWM(脈沖寬度調制)調節，因為這種方式效率更高，電流控制也更精準，而且不會產生任何色譜偏移。電源控制器上設置八個開關控制按鍵，分別控制八只不同波長的LED單色光源的開關。可調電壓源與光電管并聯，通過旋鈕可以調節光電管兩端的電壓大小，并可通過電壓顯示屏顯示出來。微電流測量放大器與光電管串聯，用來測量其中的電流，并可通過電流顯示屏顯示出來。通過電源控制器上的光源開關控制按鍵，依次點亮八只不同波長的LED單色光源，調節恒流源輸出合適的電流，調節PWM調光控制調節旋鈕使入射光亮度合適，單色光經導光纖維輸出，經擴束透鏡及準直透鏡，變成平行光，入射到光電管上，通過可調電壓源改變光電管兩端的電壓大小，通過微電流測量放大器測出光電管中對應的電流，測繪出不同單色光照射下光電管的I-V曲線，然后通過“拐點法”或“零點法”確定光電管的遏止電壓，最后就可計算出普朗克常數。

本實用新型的有益效果是，采用RCLED作為單色光源，光源單色性能好并且波長穩定性高，有利于提高實驗精度，LED光源壽命長，驅動簡單，實驗時不需預熱，可以隨時點亮或關閉，并且亮度調節方便。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

附圖是本實用新型的結構示意圖。