一种光电效应定量实验装置制造方法及图纸

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。

【技术实现步骤摘要】
一种光电效应定量实验装置
本技术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。
技术介绍
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的中国技术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。
技术实现思路
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，本技术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。本技术提出了一种光电效应定量实验装置，该装置包括电源、示教板、底座、电流传感器和电压传感器，其特征在于，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。示教板的表面设置有可移动的光源模块、光电管、遮光套筒、微电流表、电压表和微调电位器，将上述各元件通过导线连接组成光电效应实验示教板。遮光套筒上开设有透光孔，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，遮光套筒的透光孔与光源模块之间还设置有用于放置滤色片的支架。示教板的垂直设立，可以方便教学时各实验元件面向观众，可以直接在示教板上通过滤色片、遮光板的直接切换、可移动的光源模块的移动实现多种实验内容的展示，能够使学生更直观的了解实验内容。优选的，示教板的表面上有通电导线连接光电管、电压表、微电流表、微调电位器和电源，组成光电效应电路的实物连接图以及呈现实验原理的电路图。凭借该设置，有导线与实物连接组成的实物电路图，加强了电路与实物的直观性。优选的，光源模块包括滑轨和光源，光源可移动的设置于滑轨上。光源的可移动设置可以实现通过调节光源与光电管的距离调整光强，同时也使得光源更加稳定。进一步优选的，示教板的表面上还设置有mm刻度的刻度尺，刻度尺的起始位置为光电管，刻度尺沿光轴路径设置。刻度尺的设置可以方便在实验中更加精确更加直观地调节相应的参数。优选的，遮光套筒为柱状密封，且遮光套筒的内径大于光电管的尺寸。遮光套筒的密封特性能够保证光电管不受外界其他光源的影响，同时尺寸的设置可以保证光电管能够有效的设置于遮光套筒的内部。优选的，遮光板轨道的中央设置有标针，标针指向光电管阴极中心位置,其高度与遮光板上的标尺刻度线同高。凭借标针的设置能够保证遮光板的通孔位置准确对准光电管阴极中心位置，使实验结果更加准确与科学。优选的，还包括遮光板，遮光板上间隔设置有面积等差递增的透光通孔，且透光通孔下方还设置有标尺刻度线。标尺刻度线的设置可以确保透光通孔圆心精准对准光电管阴极中心位置。优选的，微调电位器为绕线电阻微调电位器，电源为直流高压电源。使用绕线电阻微调电位器和直流高压电源，操作方便快捷，实验数据变化更加均匀。优选的，还包括滤色片，滤色片固定于支架上，滤色片包括红色、黄色、绿色和紫色玻璃滤色片，玻璃材质透光度好。滤色片的设置可以获得更多的实验结果，加深学生对光电效应的理解。优选的，自制“精度0.01μA”的微电流传感器，“量程-10V～+130V，精度0.1V”的电压传感器，还包括利用计算机和数据采集器，通过数据采集器接入计算机，设计配套专用软件。凭借计算机设备的接入，可以直观的将各项参数同步至计算机上，进而转换为相应的实验数据图表，更好的呈现光电效应实验内容，节省实验过程时间，能够实现光电效应四条规律的定量验证，极大提高课堂效率。本技术的一种光电效应定量实验装置，针对现有的光电效应定量实验装置存在以下的问题：(1)实物一般平摆于桌面，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，理解麻烦费劲。(2)光电管的光电流小，不易测量。(3)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)改变光源照射到教学光电管的有效照射面积实验测量的误差大，电流数据变化大，不稳定，读数难，可控性差，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等问题。针对上述所述存在问题，本技术提出并实施解决问题的技术方案：(1)示教板立于底座，有关电路与实物立着面朝观众，有导线与实物连接组成实物电路图，有电路图有实物，能够直观地获得实验电路原理图和实物连接状态。示教板除了配有电流传感器、电压传感器，还配备传统的微电流表、电压表，加强了电路与实物的直观性，解决了长期以来人们研究的只看到实物，看不到电路，还需要将实物跟电路的元器件一一对应的问题，实现直观性好，便于理解光电效应规律原理。(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，其特征在于，所述示教板垂直固定于所述底座上，所述示教板上包括电路元件和电路图且面朝观众，所述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，所述电源、所述微调电位器、所述微电流表、所述光电管和所述电压表通过导线连接形成用于光电效应电路实验的所述示教板，所述遮光套筒侧面上开设有透光孔，所述光电管设置于所述透光孔内部，所述遮光套筒上还设置有遮光板滑轨，所述遮光板滑轨设置于所述透光孔的上下两侧，所述遮光套筒的透光孔设置于所述光源模块的光轴路径上且所述透光孔与所述光源同轴设置，所述遮光套筒与所述光源模块之间还设置有用于放置滤色片的支架。/n

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，所述示教板垂直固定于所述底座上，所述示教板上包括电路元件和电路图且面朝观众，所述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，所述电源、所述微调电位器、所述微电流表、所述光电管和所述电压表通过导线连接形成用于光电效应电路实验的所述示教板，所述遮光套筒侧面上开设有透光孔，所述光电管设置于所述透光孔内部，所述遮光套筒上还设置有遮光板滑轨，所述遮光板滑轨设置于所述透光孔的上下两侧，所述遮光套筒的透光孔设置于所述光源模块的光轴路径上且所述透光孔与所述光源同轴设置，所述遮光套筒与所述光源模块之间还设置有用于放置滤色片的支架。


2.根据权利要求1所述的光电效应定量实验装置，其特征在于，所述示教板的表面上有由通电导线连接的所述光电管、所述电压表、所述微电流表、所述微调电位器和所述电源组成的光电效应电路的实物连接图和电路图。


3.根据权利要求1所述的光电效应定量实验装置，其特征在于，所述光源模块包括滑轨和光源，所述光源可移动的设置于所述滑轨上。


4.根据权利要求1或3所述的光电效应定量实验装置，其特征在于，所述示教板的表面还设置有标尺，...

【专利技术属性】
技术研发人员：康良溪，
申请(专利权)人：福建省同安第一中学，
类型：新型
国别省市：福建;35