光电管特性研究
物理实验技术中的光电特性测量方法
物理实验技术中的光电特性测量方法引言光电特性是研究物质的重要性质之一，它包括光的吸收、散射、透射、反射等过程，对于理解物质的结构和性质具有重要意义。
在物理实验中，我们常常需要利用光电特性测量方法来对物质进行研究和分析。
本文将以测量物质的光电特性为主题，介绍几种常用的测量方法。
一、紫外-可见分光光度计紫外-可见分光光度计是常用的光电特性测量仪器之一。
它利用光的吸收特性来研究物质的结构和性质。
通过测量物质对不同波长光的吸收能力，可以得到物质的吸收谱。
基于吸收谱的特征，我们可以推测物质的化学成分和分子结构。
紫外-可见分光光度计在化学、生物学、医学等领域中得到广泛应用。
二、色散测量色散测量是研究物质的光学性质的重要手段之一。
物质对不同波长光的折射率存在差异，这种差异导致了光的色散现象。
利用色散现象，我们可以通过测量光的折射率来研究物质的光学性质。
色散测量常用的方法有折射法和干涉法。
折射法是通过测量光经过物质后的折射角度来计算折射率；干涉法则是利用光的干涉现象来测量物质的折射率。
色散测量在光学器件制备、光纤通信等领域具有广泛应用。
三、光电流测量光电流测量是研究物质光电特性的重要手段之一。
光电流是指物质在受光照射时产生的电流。
光电流的大小与光的强度以及物质表面的光电子发射能力有关。
利用光电流测量方法，我们可以研究物质对不同波长、不同强度光的光电响应特性。
光电流测量常用的方法有光电管法和光电二极管法。
光电流测量技术在光电传感器、太阳能电池等领域中具有广泛应用。
四、荧光光谱测量荧光光谱测量是研究物质光电特性的重要手段之一。
荧光光谱是指物质在受光激发后，在退激发时放出的光的能量分布。
通过荧光光谱测量，我们可以研究物质的能级结构和发光机制。
荧光光谱测量常用的方法有荧光光谱仪和荧光显微镜。
荧光光谱测量技术在材料科学、生物学等领域中得到广泛应用。
结论光电特性测量方法在物理实验技术中具有重要地位。
紫外-可见分光光度计、色散测量、光电流测量和荧光光谱测量是常用的测量方法。
APD光电二极管的特性测试及应用研究1
[5]王庆有.光电传感器应用技术[M].北京:机械工业出版社,2007.10.
[6]其他：可网上搜索查找相关中文和外文文献。
3．进度安排
设计（论文）各阶段名称
起止日期
1
查阅文献资料，确定方案，写文献综述
2014.1.18-3.20
2
学习APD光电二极管的工作原理
2014.3.21-3.30
3
理解APD光电二极管的各项参数指标并测试
因此，拓宽硅基光电探测器件的探测波长范围及探测效率，不仅成为一个较为热点的研究领域，引起了各国科研工作者的兴趣，同时也成为光通信领域迫切需要克服的难题，是市场应用所需迫切解决的问题。最近几年人们尝试了各种方法来提高Si基APD的近红外探测效率，其中有增加Si基APD吸收层的厚度从而提高光子在Si中的吸收，然而随着APD体积的增加，不但提高了近红外处的量子效率，同样增加APD器件的暗电流和噪声，也提高了APD的响应时间，所以用这种方法提高APD近红外的敏感率并不是最好的方法。还有一种方法就是在APD器件表面设计一层防反射层，这层防反射层可以使入射光在APD器件的表面发生多次反射，从而增加了透入到器件内部的光子，也不会增加APD器件的体积，但是这种方法对工艺制作流程要求严格，成本较高，虽然能提高器件的整体效果但依然不能将1064nm处的光探测效率提高到理想的程度。
制约硅基APD在近红外方向特别是1064nm波段发展的原因有两个，第一，硅的禁带宽度是1.12eV，从而导致硅对1100nm处光的吸收截止。Si是间接带隙材料，在300K时硅的禁带宽度是1.12eV。因此硅的吸收截止波长是1100nm。从而导致由间接半导体材料制做的APD器件在截止波长附近吸收效率非常低。为了使硅基APD在1064nm处获得较高的量子效率，人们研发出使用其它半导体材料(锗、铟或者砷化镓)制作光电子器件，但是这些材料的光电子器件暗电流和噪声比较高，价格昂贵，而且与硅的晶格不匹配。或者改变硅基APD的结构设计，还可以使用飞秒激光微构造技术，来改变硅在近红外处的光吸收特性。第二，APD制造工艺过程中必须引入尽可能少的缺陷以减少暗电流，从而保证器件具有较高的信噪比。
光电管的特性
q0
－－电子电量
Voc
KT q0
ln
IL I SO
1
K
－－玻尔兹曼常数
T
－－热力学温度
Voc －－光电池开路输出电压
I L mA
UOC mV
100 80 60
1.0 0.8 0.6
40
20
0.4
0.2
0
2000
4000
Ge光电池光电特性
I L mA
UOC V
300
反向偏压/V 硅光电二极管伏安特性
Ic mA
8 6 500lx 700lx
600lx
4
2
400lx
300lx
0
10
20
30
40
V
硅光电三极管伏安特性
I L A
40 30
20
10
0
200
400
600
800
1000
E / lx
硅光电二级管光照特性
I L A
6
5 4 3 2 1 0 500 1000
0
4000
6000Leabharlann 800010000
波长 A
光电池的光谱特性
100
硅光电池
相 对 光 电 流 / ％
80 60 40 20 硒光电池
0
1500
3000
4500 6000
7500
/Hz
光电池的频率特性
§7－3－3光敏二级管和光敏三级管
一、光敏二级管
P
N
E
I
E
R
100lx 200lx 300lx 400lx
光电管特性的研究.(DOC)
光电管特性的研究.(DOC)光电管是一种转换光信号为电信号的电子学元件，也被称为光电二极管。
它的原理是光电效应，即光引起半导体中的电子跃迁，使其产生电荷，并使得光电管形成电流输出。
光电管具有很好的线性性和高速性能，被广泛应用于光电通信、光谱分析、遥感技术、光学测量等各个领域。
本文主要研究光电管的特性。
一、光电管的工作原理光电管的结构一般由光敏元件、放大器和输出接口三部分组成。
其中，光敏元件是本元件的核心部分，其内部由光电阴极和阳极组成。
光电阴极由光敏材料制成，通常是碱金属或硅酸盐材料，它的工作原理是光电效应。
当光照射到光电阴极上时，光子会使得光电阴极内部的电子跃迁，从而产生电荷，这些电荷便成为光电流的形式输出。
阳极则主要起到收集光电阴极所产生的光电流的作用。
光电管的放大器一般采用光电管光电效应放大器，电子从光电阴极发射后，经过放大器放大后形成光电流。
这个过程可以通过不同的放大器电路来实现。
二、光电管的特性1. 光电流与光照强度关系光电管的输出光电流与光照强度是成正比例关系的，这种关系反映了光电管对光的灵敏度。
灵敏度高的光电管可以对低强度光源产生足够的响应。
光电流与反向电压之间存在一定的关系，即光电流随着反向电压增大而减小。
这是由于在反向电压下，光电流就需要克服外部电势阻力才能达到阳极，所以光电流会逐渐降低。
光电管的封装通常是半导体材料，而半导体材料与温度的关系密切。
随着温度的升高，光电流也会逐渐增大，但是增长速度很慢。
4. 噪声噪声是光电管的一个重要特性，它是指输出信号中不希望出现的随机变化。
光电管的噪声主要来自光电阴极本身，因为光敏材料内部的电子运动是随机的。
随着技术的不断进步，噪声大大降低，光电管的性能得到了极大提升。
三、应用光电管是一种非常重要的光电元件，它的应用范围非常广泛。
目前主要应用于下列几个领域：1. 通讯技术光电管在通讯技术中被广泛应用，例如光电调制器、光电探测器和光放大器等。
这些光电元件对于视觉和声学信号的处理具有重要作用。
测试技术-7.2 光电管及光电倍增管
在同样的极间电压和同样幅值的光强度下，当入射光强度以不同
的正弦交变频率调制时，光电管输出的光电流I（或灵敏度）与频率f
的关系，称为频率特性。由于光电发射几乎具有瞬时性，所以真空光 电管的调制频率可高达1MHz以上。 • (7) 稳定性和衰老
7.2 光电管及光电倍增管
（2）光谱特性
光电管的光谱特性主要取决于光电阴极的材料。不同的阴极材料 对同一种波长的光有不同的灵敏度；同一种阴极材料对不同波长的 光也具有不同的灵敏度。这可用光谱特性来描述。 光谱特性又称频谱特性，如图7-3所示为光电管的光谱特性，特性 曲线峰值对应的波长称为峰值波长，特性曲线占据的波长范围称为 光谱响应范围。
光电阴极
第一倍增极 入射光
阳极 第三倍增极
收集到的电子数是阴 极发射电子数的105~106倍。 即光电倍增管的放大倍数 可达几万倍到几百万倍。 光电倍增管的灵敏度就比 普通光电管高几万倍到几 百万倍。因此在很微弱的 光照时，它就能产生很大 的光电流。
7.2 光电管及光电倍增管
2．光电倍增管的的基本特性
7.2 光电管及光电倍增管
7.2.1 光电管
1．光电管的结构原理
光电管有真空光电管和充 气光电管或称电子光电管和离 子光电管两类。两者结构相似， 如图。它们由一个阴极和一个 阳极构成，并且密封在一只真 空玻璃管内。阴极装在玻璃管 内壁上，其上涂有光电发射材 料。阳极通常用金属丝弯曲成 矩形或圆形，置于玻璃管的中 央。
7.2 光电管及光电倍增管
（3）伏安特性 光电管的伏安特性是指在一定的光通量照射下，光电流与光电管 两端的电压关系。如图7-4所示，在不同的光通量照射下，伏安特性 是几条相似的曲线。
光电效应实验中光电管的选择与使用
光电效应实验中光电管的选择与使用光电效应是物理学中的一项重要实验，通过观察物质受光照射后电子的发射情况，可以研究光和物质之间的相互作用。
而在光电效应实验中，光电管的选择和使用方法对于实验结果的准确性和可靠性起着至关重要的作用。
首先，我们需要选择合适的光电管。
在市场上，有多种型号和类型的光电管可供选择。
常见的有金属光电管和半导体光电管两种。
金属光电管适用于短波长光的实验，例如紫外线实验；而半导体光电管则适用于长波长光的实验，例如红外线实验。
根据实验需要，我们可以选择合适的光电管进行实验。
其次，光电管的特性参数也需要考虑。
光电管的特性参数包括灵敏度、最大电流、最大电压等。
灵敏度是指光电管对光的响应程度，一般用光电流与光照强度之间的关系来表示。
光电管的灵敏度越高，说明它对光的响应越敏感。
而最大电流和最大电压则决定了光电管的工作范围。
在实验中，我们需要根据实验要求选择具有合适特性参数的光电管，以保证实验结果的准确性。
值得一提的是，为了减小实验误差，我们可以在光电管的前端加装滤光器。
滤光器可以根据实验需要，选择性地吸收或透过特定波长范围的光线，从而降低背景光的影响。
例如，在紫外线实验中，可以使用紫外线滤光器来屏蔽短波长的紫外线背景光。
通过这种方式，可以提高实验的信噪比，从而获得更准确的实验结果。
在实验中，使用光电管需要注意一些使用方法。
首先，要保持光电管表面的清洁。
由于光电管的工作原理是通过光的照射来释放电子，因此光电管表面的污染会影响实验结果。
我们可以使用专用的光学纸轻轻擦拭光电管表面，以确保其干净无尘。
此外，使用光电管时需要注意光源的选择和位置调整。
光源的选择应根据实验所需的波长和光强来确定。
如果光强过弱，可以使用准直透镜或增强器来增大光强。
同时，还要注意调整光源和光电管的位置，使得光射入光电管的光斑尽可能均匀，以获得准确的实验结果。
最后，光电管的信号输出需要经过放大和测量处理。
在实验中，我们可以使用放大器将光电管输出的微弱信号放大到可以测量的范围。
光电管
真空
真空光电管真空光电管（又称电子光电管）由封装于真空管内的光电阴极和阳极构成。当入射光线穿过光窗 照到光阴极上时，由于外光电效应（见光电式传感器），光电子就从极层内发射至真空。在电场的作用下，光电 子在极间作加速运动，最后被高电位的阳极接收，在阳极电路内就可测出光电流，其大小取决于光照强度和光阴 极的灵敏度等因素。按照光阴极和阳极的形状和设置的不同，光电管一般可分为5种类型。①中心阴极型：这种类 型由于阴极面积很小，受照光通量不大，仅适用于低照度探测和光子初速度分布的测量。②中心阳极型：这种类 型由于阴极面积大，对入射聚焦光斑的大小限制不大；又由于光电子从光阴极飞向阳极的路程相同，电子渡越时 间的一致性好;其缺点是光电子接收特性差，需要较高的阳极电压。③半圆柱面阴极型：这种结构有利于增加极间 绝缘性能和减少漏电流。④平行平板极型：这种类型的特点是光电子从阴极飞向阳极基本上保持平行直线的轨迹， 电极对于光线入射的一致性好。⑤带圆筒平板阴极型：它的特点是结构紧凑、体积小、工作稳定。
光电管
用于光电转换的工具
01 产品介绍
03 真空 05 参数及特性
目录
02 原理 04 充气
光电管（phototube）基于外光电效应的基本光电转换器件。光电管可使光信号转换成电信号。光电管分为 真空光电管和充气光电管两种。光电管的典型结构是将球形玻璃壳抽成真空，在内半球面上涂一层光电材料作为 阴极，球心放置小球形或小环形金属作为阳极。若球内充低压惰性气体就成为充气光电管。光电子在飞向阳极的 过程中与气体分子碰撞而使气体电离，可增加光电管的灵敏度。用作光电阴极的金属有碱金属、汞、金、银等， 可适合不同波段的需要。光电管灵敏度低、体积大、易破损，已被固体光电器件所代替。
感谢观性
的光谱特性
2019年光电管特性的研究.doc
课题光电管特性的研究1．了解光电效应实验的基本规律和光的量子性；教学目的 2．测定光电管的伏安特性，研究光电流强度与加在光电管两极间电压的关系；3．测定光电管的光电特性，研究光电流强度与照在光电管阴极上光通量的关系。
重难点 1．光电管的伏安特性和光电特性；2．最小二乘法处理数据。
教学方法讲授、讨论、实验演示相结合。
学时 3个学时一、前言光电效应是指在光的作用下，从物体表面释放电子的现象，所逸出的电子称为光电子。
这种现象是1887年赫兹研究电磁波时发现的。
在光电效应中，光不仅在被吸收或发射时以能量h 的微粒出现，而且以微粒形式在空间传播，充分显示了光的粒子性。
1905年爱因斯坦引入光量子理论，给出了光电效应方程，成功地解释了光电效应的全部实验规律。
1916年密立根用光电效应实验验证了爱因斯坦的光电效应方程，并测定了普朗克常量。
爱因斯坦和密立根都因为光电效应方面的杰出贡献，分别获得1921年和1923年诺贝尔物理学奖。
而今光电效应已经广泛地应用于各科技领域，例如利用光电效应制成的光电管、光电倍增管等光电转换其间，把光学量转换成电学量来测量。
光电元件已成为石油钻井、传真电报、自动控制等生产和科研中不可缺少的元件。
二、实验仪器暗匣（内装光电管及小灯泡及米尺）；光电效应实验仪（包括24V稳压电源、12V可调稳压电源、13位数子电压表和电流表，分别指示光电管电压、光源电流和光电2流、调节光电管电压的电位器、调小灯电流的可变电阻）。
三、实验原理金属或金属化合物在光的照射下有电子逸出的现象，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，光电阴极往往不由纯金属制成，而常用锑钯或银氧钯的复杂化合物制成，因为这些金属化合物阴极的电子逸出功远较纯金属小，这样就能在较小光照下得到较大的光电流。
把光电阴极和另一个金属电极－阳极仪器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中如自动控制、有声电影、电视、以及光讯号测量等方面都有重要的应用。
实验二 光敏二极管特性实验
实验二光敏二极管特性实验一、实验目的：1、熟悉光敏二极管的结构和光电转换原理；2、掌握光敏二极管的暗电流及光电流的测试方法；3、了解光敏二极管的特性，当光电管的工作偏压一定时，光电管输出光电流与入射光的照度（或通量）的关系。
二、实验原理：光敏二极管是一种光生伏特器件，用高阻P型硅作为基片，然后在基片表面进行掺杂形成PN结。
N区扩散得很浅为1um左右，而空间电荷区（即耗尽层）；较宽，所以保证了大部分光子入射到耗尽层内。
光被吸收而激发电子-空穴对，电子-空穴对在外加反向偏压的作用下，空穴流向正极，形成了二极管的反向电流即光电流。
光电流通过外加负载电阻R L后产生电压信号输出。
光敏二极管原理图如图2-1所示。
图2-1 光敏二极管原理图在无光照的情况下,若给P-N结加一个适当的反向电压，则反向电压加强了内建电场，使P-N结空间电荷区拉宽，势垒增大，流过P-N结的电流(称反向饱和电流或暗电流)很小，它（反向电流）是由少数载流子的漂移运动形成的。
当光敏二极管被光照时，满足条件h v≧Eg时，则在结区产生的光生载流子将被内电场拉开，光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，于是在外加电场的作用下形成了以少数载流子漂移运动为主的光电流。
显然，光电流比无光照时的反向饱和电流大得多，如果光照越强，表示在同样条件下产生的光生载流子越多，光电流就越大，反之，则光电流越小。
当光敏二极管与负载电阻R L串联时，则在R L的两端便可得到随光照度变化的电压信号，从而完成了将光信号转变成电信号的转换。
三、实验仪器及部件：光敏二极管、直流稳压电源、照度测量器件、采样电阻、照度表、光源、微安表、F/V表。
四、实验步骤：1、了解所需单元、部件在实验仪上的位置、观察光敏二极管的结构。
2、测量光敏二极管的暗电流：按图2-2接线，要注意光敏二极管是工作在反向工作电压，+V CC选择在+10V，负载电阻至最小，装上光源，对准光敏二极管，关闭发光管电源，移出遮光罩，光敏二极管完全被遮盖，微安表显示的电流值即为暗电流，或测得负载电阻上的压降V暗，则暗电流I暗=V暗/R L。
光电倍增管原理特性及其应用
光电倍增管原理特性及其应用光电倍增管（Photomultiplier Tube，简称PMT）是一种特殊的电子设备，广泛应用于光电探测、荧光测量、核物理实验等领域。
它利用电子受光激发释放的方式将光信号转换为电信号，并通过电子倍增过程将电信号放大多倍，达到目的信号放大的效果。
本文将介绍光电倍增管的原理、特性以及常见的应用。
1.光信号的发射：光信号通过光阴极进入光电管，光阴极通常由碱金属镓锑（NaKSb）材料制成。
当光信号照射到光阴极上时，光子与光阴极上的物质相互作用，使得光电子从光阴极上释放出来。
2.倍增过程：光释放的电子进入倍增极，倍增极是一种由若干离子阱和荧光幕构成的结构。
当光电子进入倍增极后，它们会受到倍增极上高电压的作用，在电场的驱动下不断加速并撞击倍增极表面的离子阱。
每一次撞击会产生一系列二次电子，这些二次电子再次撞击离子阱，又会产生更多的二次电子，从而形成电子的雪崩放大效应。
通过层层倍增，最终使得放大倍数达到几千倍甚至几万倍。
3.电子与收集极的相互作用：经过倍增极放大的电子进入到收集极，收集极是一个高电压的吸收电极。
当电子撞击收集极时，就会产生微弱的电流信号，这个电流信号即为光电倍增管放大后的输出信号。
1.高增益：光电倍增管能够将输入光信号进行倍增，放大增益可达几千倍甚至几万倍。
2.快速响应：光电倍增管由于对光信号的快速响应能力强，其时间分辨率可以达到纳秒级。
3.宽动态范围：光电倍增管的动态范围非常广，可以从微弱信号到强光信号都能够进行检测。
4.低噪声：光电倍增管具有较低的噪声水平，能够提高信号的信噪比。
1.光谱分析：光电倍增管适用于光谱仪器、光谱分析系统等领域，能够将微弱的光信号转换为电信号并放大，提高谱线的信噪比。
2.荧光测量：光电倍增管可以用于荧光检测系统中，通过对荧光信号的放大和检测，实现对荧光染料浓度、荧光标记物的检测等。
3.粒子探测：在核物理实验中，光电倍增管可以用于探测粒子轨迹、测量粒子能量、顶点位置等研究。
光电管特性实验报告
一、实验目的1. 了解光电管的基本结构和工作原理。
2. 研究光电管的伏安特性，分析不同电压对光电流的影响。
3. 探究光电管的截止电压与入射光频率的关系。
4. 验证光电效应方程，并测定普朗克常量。
二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。
光电效应的实验原理如图1所示。
入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。
改变外加电压，测量出光电流I的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。
光电效应的基本实验事实如下：1. 对应于某一频率，光电效应的I-U关系如图2所示。
从图中可见，对一定的频率，有一电压U0，当时，电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压U0，被称为截止电压。
2. 当U>U0后，I迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度P成正比。
3. 对于不同频率的光，其截止电压的值不同，如图3所示。
4. 截止电压U0与频率v的关系如图4所示，与v成正比。
当入射光频率低于某极限值（随不同金属而异）时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。
5. 光电效应是瞬时效应。
即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于v0，在开始照射后立即有光电子产生，所经过的时间至多为10^-9秒的数量级。
根据爱因斯坦的光量子理论，光子能量E与频率v的关系为E=hv，其中h为普朗克常量。
光电效应方程为E=hf=φ+KEmax，其中φ为金属的逸出功，KEmax为光电子的最大动能。
当光电子的最大动能KEmax为0时，对应的截止电压U0为U0=φ/hv。
三、实验仪器与材料1. 光电管2. 汞灯3. 光栅单色仪4. 电压表5. 微电流计6. 滑线变阻器7. 电阻箱8. 信号发生器9. 数据采集器10. 计算机及实验软件四、实验步骤1. 将光电管接入电路，调节滑线变阻器，使电压表显示为零。
2. 调节汞灯，使光栅单色仪的出射光垂直照射到光电管阴极上。
3. 调节电压表，使电压逐渐增加，同时观察微电流计的读数。
光电特性综合实验报告
一、实验目的1. 理解光电效应的基本原理。
2. 掌握光敏电阻和光电管的光电特性。
3. 通过实验，分析光敏电阻和光电管在不同光照条件下的电阻和电流变化。
4. 学习使用光电效应实验装置，测定普朗克常量。
二、实验原理光电效应是指当光照射到某些物质表面时，物质表面的电子吸收光子的能量而逸出，形成电流的现象。
根据爱因斯坦的光电效应方程，光电子的最大动能与光子的能量成正比，与光的频率有关，而与光的强度无关。
光敏电阻是一种利用光电效应原理工作的传感器，其电阻值随光照强度的变化而变化。
光电管是一种利用光电效应将光信号转换为电信号的器件，其输出电流与入射光的强度成正比。
三、实验仪器与材料1. 光电效应实验装置2. 光敏电阻3. 光电管4. 可调光源5. 电流表6. 电压表7. 数据采集系统8. DataStudio软件四、实验内容及步骤1. 光敏电阻光电特性测试(1) 将光敏电阻接入电路，测量其在不同光照强度下的电阻值。
(2) 使用数据采集系统记录光敏电阻在不同光照强度下的电阻值。
(3) 分析光敏电阻的光电特性曲线，研究电阻值与光照强度的关系。
2. 光电管光电特性测试(1) 将光电管接入电路，调整光源的强度，测量不同光照强度下的光电流。
(2) 使用数据采集系统记录光电管在不同光照强度下的光电流。
(3) 分析光电管的光电特性曲线，研究光电流与光照强度的关系。
3. 普朗克常量测定(1) 调整光源的频率，测量光电管在不同频率下的光电流。
(2) 使用数据采集系统记录光电管在不同频率下的光电流。
(3) 根据光电效应方程，计算普朗克常量。
五、实验结果与分析1. 光敏电阻的光电特性曲线显示，随着光照强度的增加，光敏电阻的电阻值逐渐减小，呈现出线性关系。
2. 光电管的光电特性曲线显示，随着光照强度的增加，光电流逐渐增大，呈现出线性关系。
3. 通过实验测定的普朗克常量与理论值相符，验证了光电效应方程的正确性。
六、实验结论1. 光敏电阻的光电特性曲线表明，其电阻值与光照强度呈线性关系。
光电管特性的研究.(DOC)
光电管特性的研究.(DOC)
光电管是一种用于探测和测量光信号的电子器件，它能够将光能转化为电能。
光电管具有以下特性：
1. 光电效应：光电管中的光电子会通过光电效应从材料中释放出来。
当光子击中光电管的物质表面时，光子的能量将被吸收，使得束缚在物质中的电子受到激发而跃迁到导带中。
这些自由电子将能够产生电流，并且其强度正比于入射光的强度。
2. 光电增益：光电管中的光电子受到光子的激发后会进一步通过电子和空穴的扩散与增强效应而产生电流。
这种增益效应可以提高光电管的灵敏度和响应速度。
3. 波长选择性：不同材料的光电管对不同波长的光信号具有不同的响应特性。
一些特定的光电管可以选择性地对某一波长范围内的光信号进行检测，这使得光电管可以用于光谱分析和光学测量中。
4. 灵敏度：光电管具有高灵敏度的特性，即它能够很敏感地探测到较弱的光信号。
这使得光电管成为一种重要的光学探测器件，广泛应用于光通信、光测量和光谱仪器等领域。
5. 响应速度：光电管具有较快的响应速度，可以在微秒以下的
时间内完成对光信号的探测和转换。
这使得光电管非常适用于高速光信号的测量和检测。
6. 非线性特性：光电管的输出电流与入射光信号之间不一定是线性关系。
在较高的光强下，光电管可能会出现饱和现象，即输出电流不再随光强的增大而线性增加。
因此，在应用中需要注意光电管的工作范围和线性度。
通过对光电管特性的研究，可以进一步了解其工作原理、优缺点以及适用范围，为光电管的设计和应用提供指导。
这些特性的研究也可以推动光电管技术的发展，提高其灵敏度、响应速度和波长选择性，以满足不同领域的需求。
光电效应实验报告(2)
学生姓名：黄晨学号：5502211059专业班级:应用物理学1H班班级编号:S008实验时间：13时00分第3周星期三座位号：07教师编号：T003成绩:一、实验目的1、研究光电管的伏安特性及光电特性；验证光电效应第一定律;2、了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解；3、验证爱因斯坦方程，并测定普M克常量。
二、实验仪器普朗克常量测定仪三、实验原理当一定频率的光照射到某些金属表面上时，有电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。
实验示意图如下A为阳极，K为阴极。
当一定频率V的光射到金属材料做成的阴极K上，就有光电子逸出金属。
若在A、K两端加上电压后光电子将山K定向的运动到A,在回路中形成电流I©当金属中的电子吸收一个频率为V的光子时，便会获得这个光子的全部能量，如果这些能量大于电子摆脱金属表面的溢出功W,电子就会从金属中溢出。
按照能量守恒原理有学生姓名：黄晨学号：5502211059 专业班级: 应用物理111班级编号:S008实验时间：13_时22_分第旦周星期三座位号：07教师编号:T003成绩:_此式称为爱因斯坦方程，式中h为普朗克常数，V为入射光频。
V存在截止频率，是的吸收的光子的能量恰好用于抵消电子逸出功而没有多余的动能，只有当入射光的频率大于截止频率时，才能产生光电流。
不同金属有不同逸出功，就有不同的截止频率。
K光电效应的基本实验规律（1）伏安特性曲线当光强一定时，光电流随着极间电压的增大而增大，并趋于一个饱和值。
当极间电压为零时，光电流并不等于零，这是因为电子从阴极溢出时还具有初动能，只有加上适当的反电压时，光电流才等于零。
0-学生姓名：黄壁 学号：空_专业班级：应用物理学ni 班 班级编号:S008实验时间:13时OQ 分 第工周 星期三 座位号：07教师编号:T003成绩:四、实验步骤1、 调整仪器，接好电源，按下光源按钮，调节透镜位置，让光汇聚到单色仪的入射光窗口，用单色仪出光 处的扌肖光片2扌肖住光电管窗口，调节单色仪的螺旋测微器，即可在挡光片上观察到不同颜色的光。
光电效应与光电管光电效应与光电管的特性与应用
光电效应与光电管光电效应与光电管的特性与应用光电效应与光电管：特性与应用引言：光电效应与光电管是现代光电子技术的重要组成部分。
光电效应指光照射到物质表面时，光子能量转化为电子能量的现象。
光电管则是利用光电效应制作的器件，用于检测、测量和转换光信号。
本文将详细探讨光电效应的基本原理、光电管的特性及其在科技领域的应用。
一、光电效应的基本原理光电效应是指当光照射到金属等物质的表面时，导致电子从固体表面解离的现象。
这一现象的发现对于光与电的关系的理解具有重要意义。
光电效应发生的条件是光子具有足够的能量，即能量大于物质的逸出功。
当光子能量大于逸出功时，光子与金属表面的电子发生碰撞，并将一部分能量传递给电子。
这些能量较大的电子具备逸出金属的能力，因此从金属表面逸出，形成自由电子。
这些自由电子可被捕获并用于电流电压的产生。
二、光电管的特性光电管是利用光电效应制作的电子器件，其具有以下特性：1. 增益效应：光电管通过光电效应产生的电子可被放大，享受增益效应。
这使得光电管适用于需要放大微弱光信号或将光信号转换为电信号的应用。
2. 灵敏度：光电管对光信号的转换具有高度的灵敏度。
即使在非常低的光强下，光电管仍能够产生可观测的电信号，从而提高了测量的准确性。
3. 快速响应时间：光电管具有非常快速的响应时间，能够迅速将光信号转换为电信号。
这使得光电管在需要高频率响应的应用中具备重要意义，例如通信领域的光传输系统。
4. 宽波长范围：光电管对于不同波长的光信号具有较宽的接收范围。
这使得光电管可以应用于各种光谱范围内的测量和检测任务。
三、光电管的应用光电管的特性决定了它具有广泛的应用领域。
以下是一些主要的应用示例：1. 光通信：光电管作为光接收器件，在光通信系统中扮演重要角色。
它能够将光信号转换为电信号，并通过电路传输到接收端，实现光信号的传输和解码。
2. 光测量：光电管对光信号的高灵敏度和快速响应时间使其成为光测量领域的关键器件。
光电管的主要特性(精)
光电管的主要特性
1.主要性能
(1)光电管的伏安特性
♦在一定的光照射下，对光电器件的阴极所加电压与阳极所产生的电流之间的关 系称为光电管的伏安特性。
♦真空光电管和充气光电管的伏安特性分别如同(a )和(b )所示。
它是应用光 电传感器参数的主要依据。
再空光电晉 Cb ＞充％比電4T
光电管的伏安特性
(2) 光电管的光照特性：通常指当光电管的阳极和阴极之间的所加电压一定时， 光通量和光电流之间的关系为光电管的光照特性。
♦光电管阴极材料不同，其光照特性也不同。
♦光照特性曲线的斜率(光电流与入射光通量之比称为光电管的灵敏度。
(3) 光电管光谱特性
♦一般对于光电阴极材料不同的光电管，它们有不同的红限频率 vO ,因此它们 可用于不同的光谱范围。
♦即使照射在阴极上的入射光的频率高于红限频率 vO ,并且强度相同，随着入 射光频率的不同，阴极发射的光电子的数量还会不同，即同一光电管对于不同频 率的光的灵敏度不同，这就是光电管的光谱特性。
♦所以，对各种不同波长区域的光，应选用不同材料的光电阴极。
想里£。
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光电管特性的研究
光电效应是指在光的作用下，从物体表面释放电子的现象，所逸出的电子称为光电子。
这种现象是1887年赫兹研究电磁波时发现的。
在光电效应中，光不仅在被吸收或发射时以能量h 的微粒出现，而且以微粒形式在空间传播，充分显示了光的粒子性。
1905年爱因斯坦引入光量子理论，给出了光电效应方程，成功地解释了光电效应的全部实验规律。
1916年密立根用光电效应实验验证了爱因斯坦的光电效应方程，并测定了普朗克常量。
爱因斯坦和密立根都因为光电效应方面的杰出贡献，分别获得1921年和1923年诺贝尔物理学奖。
而今光电效应已经广泛地应用于各科技领域，例如利用光电效应制成的光电管、光电倍增管等光电转换其间，把光学量转换成电学量来测量。
光电元件已成为石油钻井、传真电报、自动控制等生产和科研中不可缺少的元件。
一、教学目的
1、了解光电效应实验的基本规律和光的量子性。
2、测定光电管的伏安特性，研究光电流强度与加在光电管两极间电压的关系。
3、测定光电管的光电特性，研究光电流强度与照在光电管阴极上光通量的关系。
二、教学要求
1、实验三小时完成。
2、观察光电管结构和光电效应现象，理解光的量子性。
3、测定光电管的伏安特性，研究光电流强度与加在光电管两极间电压的关系。
4、测定光电管的光电特性，研究光电流强度与照在光电管阴极上光通量的关系。
5、用所学过的知识解释本次实验所测得的曲线，并对实验结果进行评价，写出合格的实验报告。
三、教学重点和难点
1、重点：通过光电管的伏安特性和光电特性，掌握光电效应迈的实验原理。
2、难点：最小二乘法处理数据。
四、讲授内容（约20分钟）
采用讲授、讨论、演示相结合的教学方法。
1、光电效应的实验原理。
2、与学生们共同探讨光电效应在现代生产生活中的应用。
(1)光电管
利用饱和电流与照射光强的线性关系，实现光信号和电信号之间的转换。
如：光控继电器、自动控制、自动计数、自动报警等。
(2)光电倍增管
光电倍增管可使光电阴极发出的光电子增至48
10~10倍，在探测弱光方面得到广泛的应用。
（3）光电成像器件
光电导摄像管等，可以将辐射图像转换成或增强为可观察、记录、传输、存储和进行处理的图像，广泛地应用于天文学、空间科学、电视等领域。
3、光电管的伏安特性曲线的特点和光电特性的特点，留给学生思考如何用所学知识解释这些特点，并在实验报告中回答。
4、结合仪器演示实验的主要步骤。
（1）测光电管的伏安特性曲线
⑴按教材图5.12－4接好线路，使光电管阳极为高电势，检查正负极插线无误后，打开光电效应仪的电源开关，并预热10分钟。
⑵选取合适的小灯电流值。
测量前先测出小灯泡与光电管阴极间的初始间
r，并记录。
距0
⑶研究光电管正向伏安特性。
由于光电管的伏安特性为非线性曲线，因此，在非线性区域，测试点应多一些。
⑷测临界截止电压。
将光电管接线的极性对调，即在光电管两极加上反向电压，使光电管阳极为负电势，慢慢增大反向电压，记下使光电流刚好为零的电压值，即为临界截止电压。
⑸研究光电管在不同光强照射下的伏安特性，采用两种方法。
①使小灯电流降低10mA，重复步骤⑶、⑷，测读并记录实验数据。
注意不要改变光源与光电管的距离。
r（一般取7cm左右），重复步骤⑶、⑷，测读并记录实
②使暗箱滑板距离为
2
验数据。
注意不要改变灯电流值的大小。
⑹根据记录数据，绘制三条伏安特性曲线。
（2）测定饱和光电流与阴极上光通量的关系
⑴根据光电管伏安特性的实验结果，在产生饱和光电流的电压区域中取一电压值（注意不要取拐点，取饱和区域中间点），加在光电管的两极上并保持不变。
注意光源电流值不改变。
调整粘滞系数测量装置
⑵将光源放在离光电管较近的位置，通过拖动暗箱滑板，使光电管阴极逐
r（每次改变0.50cm或1.00cm）及对应的饱和渐远离光电管，记下暗箱滑板读数
i
I。
至少测读10组数据。
光电流值
H
6、用所测数据粗略描点画出伏安特性曲线和光电特性曲线。
五、实验注意事项？
1、实验仪器在打开后要预热10分钟。
2、光源电流不得超过400mA，如光源电流过大，容易烧坏灯泡。
3、在研究光电特性中，选取饱和光电流的电压值最好不要选取拐点，因为拐点不稳定，一般选取饱和区域中间值，以确保能够获得饱和光电流。
4、开启关闭实验仪器时，将电压旋钮和光源电流都应顺时针调至最小，以免启动仪器时，电流过大烧坏灯泡。
六、指导要点
1、打开暗箱观察内部结构，暗箱由光电管、小灯泡和滑板构成。
2、将暗箱与光电效应仪用导线相连，测量出光电管阴极与光源（小灯泡的发光点）的初始距离。
3、第一条伏安特性曲线的光源电流需调节合适，一般让这个值尽量大，在确定光源到光电管距离后，调节光源电流只要光电流不溢出即可。
4、第二条伏安特性时r不变，光源电流降低10mA左右；第三条曲线光源电流不变，拉大r。
5、研究光电管的光电特性时，应根据伏安特性曲线找到加在光电管两极的电压为产生饱和光电流的电压值，将光电管电压调到此电压，保持此电压和光源电流不变，改变光源到光电管阴极的距离，一般从近到远，以免向里推导致光电流溢出。