实验十一光电管特性研究

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1、实验十一光电管特性研究【实验目的】1.研究光电管的光电流与其极间电压的关系；研究光电流与光通量之间的关系；验证光电效应第一定律。2.掌握光电管的一些主要特性，学会正确使用光电管。［实验仪器］暗匣一个（内装光电管及小灯）；光电效应实验仪一台，仪器内包括：24V稳压电源、12V稳压电源、3妊位数字电压表和电流表,分别指示光电管电压、光源电流和光电流、调节光电管电压的电位器、调小灯电流的可变电阻。K仪器描述】GD-I型光电效应实验仪是一组成套仪器，包括暗箱一只，实验仪一台共两件。使用这套仪器可以进行光电效

2、应的研究，测定光电管的伏安特性和光电特性。仪器采用暗箱结构，关闭箱盖后，箱内即成为一个微型暗室，外界光线不能射入，作为点光源的灯泡装在活动支架上，并可在暗箱外调节，以改变灯泡到光电管的距离。有了暗箱,实验即可在明亮房间内进行，给实验操作增加了方便。实验仪包括两路完全独立的稳压电源和一个高灵敏度的电流计。实验仪面板如图1所示。当面向仪器面板时，左侧24V稳压电源，并且内附电位器调压装置，在接线柱上可获得0〜24V连续可变的电压，该电压由电压表显示。右侧为12V稳压电源并内附可变电阻电流调廿装置，在接线

3、柱上连接灯泡后可连续调廿灯泡的发光度，电流值由电流表显示。推荐的灯泡电流值为400〜500mA。光电管电压（V）电压调节光电流（uA）光源电流（mA）电流调节+O一O输出no光源电压输出光电管电压输出图1实验仪面板［仪器使用1按图2所示，用导线将实驻仪和暗箱连接起来。仪器的而板示意图如图1所示。实验仪上的红色接线柱为输出电压的正端，黑色为负端。暗箱光电管的红色接线柱为光电管的阳极,黑色接线林为光电管的阴极。暗箱下端有一抽板，上有标尺，作光源用的小灯固定在抽扳上,抽板可抽出或推进，以改变光源与光电管之

4、间的距离。实验仪上还有光电管的电压和光源电流可供调节，其电压和电流值由相应的数字表读岀。具体实验步骤参阅实验讲义中的实验步骤部分。【注意事项】1.灯泡电流的稳定与否对实验结果影响很人，必须做到接触良好。当发现光电流不稳定时，应首先检査灯泡插座及接线是否良好。2.高灵敏度电流计的测量范围为0-10pA,因电流计内放大器的动态范围的限制，在测量10pA以上电流时会引起较大的误差•甚至会饱和。电流的分档（2.5pA、5pA、10pA）现已不用。（为考虑通用性，血板上保留了分档接线柱）。3.当输出1与光电管

5、反向连接时（阳极接负电压，阴极接正电压），电流表指示的电流是光电管阴极至阳极的电流（见图3）,因而实际的电流与指示的电流极性正好札I反。测量时一定要注意。4.稳压电源的额定工作电流为500mA,短时间可承受的最大电流为1.5A。光电管电压（V）光源电流（mA）光电流（uA）Oo(?,rOo暗箱光电管光源o6bo-图2实验接线图图2实验接线图K实验原理】金属或金属化合物在光的照射下冇电了逸出的现象，称为光电效应，或称为光电发射。产生光电发射的物体表面通常接电源负极，所以又称为光电阴极，光电阴极往往并不

6、由纯金属制成，而常用钏耙或银氧耙的复杂化合物制成，因为这些金属化合物阴极的电子逸出功远较纯金属小，这样就能在较小的光照卜-得到较人的光电流。把光电阴极和另一个金屈电极-阳极一起封装在抽成真空的玻璃壳里就成了光电管。光电管在现代科学技术的H动控制、有声电影、电视、以及光讯号测量等领域都冇重要的应用，我们实验中所用的光电管的工作情况如图3所示。在图3中阴极对于阳极有负电位，用适当频率的光照射于阴极时，阴极即发射出电子，这些电了称为光电了，光电了在阴阳极间电场的作川下达到阳极，于是回路里就有了电流,在电流

7、计上读数为I,这个电流值I与无光照射时之电流（称暗电流）值Ig之差I（p叫光电流（I（P=I—Ig）o每只光电管的暗电流在出厂说明书上都己标明。我们使用的GD-24型光电管因暗电流Ig不大于1X10-3安培，因而有I=I（p,故nJ用电流I代替光电流I（p,实验过程中不要求测陪电流Ig。图3测试线路光电流的大小是由光电管木身的性质（主要是阴极的性质）及外界条件（光的频率、强度和光电管极间电压人小）来决定的。我们要使用光电管就必须了解光电流与上述这些条件的关系，以下就是光电管的-•些特性，主要的有：伏

8、安特性：当光照一定时（即阴极上所承受的各频率的光通量一定时）起初光电流是随着极间电压的增大而增大（如图4的ab段），但是当电压加到某一值Z后，尽管继续增加极间电压，光电流却不再增加或增加很少，这吋几乎所有光电子都参加了导电，这就是所谓的饱和现象（如图4的be段）。能使光电流饱和的最小极间电压称为饱和电压Ub,此时之光电流称为饱和光电流I（p。当光通量增大时所需的饱和电压就高些，饱和光电流也大些，值得注意的是当极间电压等于零时，光电流并不等于零，这时因为电了从阴极逸岀时