[发明专利]使用交流调制LED光源的光电管暴露式光电效应实验仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种物理学中光电效应方面的实验仪器，尤其是一种使用交流调制LED光源的光电管暴露式光电效应实验仪。 

背景技术

现有的各种光电效应实验（普朗克常量测定）仪器都有两个共同缺陷：1. 实验用的光电管必须密封在遮光的暗盒子中。实验测量时只允许让某一种特定的光源发出的光照射到光电管上，若其它光源的光照射到光电管上就会干扰光电管对原特定光源发出的光的接收，使实验无法进行。而光电管被密封在暗盒中不能被实验者直接观察，不利于开放性的教学。2. 现有的各种光电效应实验（普朗克常量测定）仪器中，光电管被光照射后所产生的微弱光电流都是通过多级直流放大后才被测量出来的，直流放大电路本身有零点漂移的先天性缺陷，多级直流放大后会造成最终输出信号的不规则波动，不利于获得稳定的测量结果。 

发明内容

 为了克服上述传统光电效应实验（普朗克常量测定）仪器中的两个共同缺陷，本发明提出了一个全新的设计思路，即：设法使该仪器的光电管在实验测量时可暴露在环境光下直接被实验者观察，在测量用的某一光源照射光电管的同时，也允许其它光源的照射，实验的测量结果不会因其它光源照射到光电管而受到干扰。仪器使用交流调制的LED光源与交流微电流检测及同步放大电路相结合的技术，不仅可实现光电管在实验测量时暴露在环境光下直接被实验者观察目的，还因采取了隔直流的交流放大电路，避免了直流放大电路有零点漂移的先天性缺陷，使测量结果的稳定性得到明显改善。 

本发明的设计原理依据是：1. 光电管在接收多种光线照射后所产生的光电流是可以叠加的。即：光电管可以在受到原有环境光的照射下已形成的本底的光电流的基础上，又因新的光源的照射而叠加新的光电流。2. 使用LED发光二极管作为本仪器的实验测量光源，利用其单色性好、频率响应速度快、便于进行亮度调制的特点，使用交流信号来对LED进行调制，使LED发出的光亮度随调制交流信号的频率而改变。因此，在交流调制的LED光源的照射下，光电管产生的光电流中会叠加上一个与调制信号频率相同的交流信号成份。3. 采用隔直流的交流微电流检测及同步放大电路相结合的技术就可以在光电管产生的总的光电流中把交流调制LED光源产生的光电流成份从本底的光电流中分离出来，再经过多级交流放大，最终得到所需的稳定的实验测量结果。 

 本发明所述的使用交流调制LED光源的光电管暴露式光电效应实验仪，其特征是：该光电效应实验仪在实验测量时所用的光源须采用交流调制的LED光源。 

本发明所述的使用交流调制LED光源的光电管暴露式光电效应实验仪，其特征是：该光电效应实验仪的光电管在实验测量时可暴露在环境光下，光电管直接可见。 

本发明解决其技术问题所采用的主要技术方案是：使用交流调制的LED光源作为实验测量的光源，将该LED光源产生的交变的光信号与环境光一起照射到光电管上，使光电管产生的光电流中叠加有LED光源产生的交变光电流的成份。再用隔直流的交流微电流检测及同步放大电路相结合的技术在光电管产生的总的光电流中把交流调制LED光源产生的光电流成份从由环境光产生的本底光电流中分离出来，经过多级交流放大，最终得到所需的稳定的实验测量结果。 

本发明的有益效果是：实现了光电管在实验测量时可暴露在自然环境光下直接被实验者观察的目的，有利于开放性的直观教学。此外，还因采取了隔直流的交流放大电路，避免了直流放大电路具有的零点漂移的先天性缺陷，使测量结果的稳定性得到明显改善。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

 图1是本仪器的整体结构示意图。 

图2是本仪器主机部分的内部电路模块示意图。 

在图1中：1. LED光源；2. 挡光光栏；3. 光电管；4. 安装底座；5. 仪器主机；6. 信号电缆。 

在图2中：7. 交流调制电路；8. 交流微电流检测及同步放大电路；9. 测量结果显示和控制电路。 

具体实施方式

 将图1中的LED光源（1）和挡光光栏（2）、光电管（3）三者安装在安装底座（4）上，要求前三者保持在同一直线上。在实验时，LED光源（1）和光电管（3）须通过信号电缆（6）与仪器主机（5）连接。 

将图2中仪器主机（5）内部的交流调制电路（7）和交流微电流检测及同步放大电路（8）分别经信号电缆（6）和图1中的LED光源（1）和光电管（3）相连，同时仪器主机（5）内部的交流调制电路（7）和交流微电流检测及同步放大电路（8）又受测量结果显示和控制电路（9）的控制。