專利名稱：萬用光電表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種既能測量光和電的物理量，又能演示光電現(xiàn)象的多功能光電測量儀表--萬用光電表。
通用的萬用電表只能用來測量電，不能用來測量光。
本實(shí)用新型的目的在于在原有萬用電表的基礎(chǔ)上，增加能測量光的照度和定量演示光電效應(yīng)功能的光電測量儀表--萬用光電表。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是在萬用電表上設(shè)置同步開關(guān)、光敏二極管、光電管和電位器，同步開關(guān)分為AD、IX、GD1、GD2四檔，AD檔連接萬用電表電路為萬用電表；IX檔連接光敏二極管電路為光照度儀；GD1、GD2檔連接光電管電路為光電效應(yīng)演示儀；電位器與光電管的陽極和同步開關(guān)的GD2檔連接。
本實(shí)用新型僅在原有萬用電表的基礎(chǔ)上增加同步開關(guān)、光敏二極管、光電管和電位器，使其組成統(tǒng)一的整體，不但具備萬用電表的全部功能，而且能測量光的照度和定量演示光電效應(yīng)，將難于演示的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)變成了人人可動手、個(gè)個(gè)可操作的實(shí)驗(yàn)，有利于理解較為抽象的光電效應(yīng)現(xiàn)象，解決了物理教學(xué)中的一大難題。


圖1為本實(shí)用新型正面示意圖；圖2為本實(shí)用新型電原理圖；圖3為演示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)線路簡圖；圖4為光電管遮光罩；圖5為演示光陰極受光照射后發(fā)射出帶負(fù)電荷電子的線路簡圖；圖6為反向截止電壓指示旋扭(電位器旋扭)示意圖。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施例。
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型在萬用電表的基礎(chǔ)上設(shè)置了同步開關(guān)1、光敏二極管5、光電管3、電位器2。同步開關(guān)分為AD、IX、GD1、GD2四檔，AD檔連接萬用電表電路，即同步開關(guān)的Ka、Kb、Kc、Kd分別連接a1、b1、c1、d1位置時(shí)就是一個(gè)普通的萬用電表。IX檔連接光敏二極管電路，光敏二極管(D5)5連接同步開關(guān)的b2、c2，同步開關(guān)的Ka、Kb、Kc、Kd分別連接a2、b2、c2、d2位置時(shí)就是一個(gè)能測量光照度的光照度儀。
光照度儀的電原理是這樣的，當(dāng)同步開關(guān)Ka、Kb．Kc、Kd分別連接在a2、b2、c2、d2位置時(shí)，電流從電源E2正極經(jīng)a2、a3、a4到d4、d3、d2再經(jīng)Kd進(jìn)入萬用電表電流欄DCA1，根據(jù)光照不同選定不同檔次，使電流經(jīng)0．25mA或2．5mA或25mA域250mA及相應(yīng)的分流電阻R5、R4、R3、R2、R1，再經(jīng)R7、R8、R9表頭
匯入Kc，由于此時(shí)Kc與c2已接通，電流即可經(jīng)c2流入光敏二極管(D5)，再經(jīng)b2、Kb流入負(fù)極，形成一回路。
當(dāng)光照射D5時(shí)，由于光電子數(shù)與光強(qiáng)成正比，光強(qiáng)對D5的導(dǎo)電性能的影響也正好與光強(qiáng)成正比，又E2足夠高，因而表頭指示的電流就反映了光的照射強(qiáng)度的大小，在表頭上刻以相對應(yīng)的照度單位，就成了光照度儀。
為了對同型號性能有差異的光敏管起調(diào)節(jié)作用，保證對同樣光強(qiáng)下表頭指針的指刻度的一致性，在光敏二極管(D5)的二極并接可變電阻R37。
由于萬用電表各電流檔是利用分流電阻的分流原理進(jìn)行量程擴(kuò)大的。因此，光強(qiáng)變化引起的電流大小的變化，同理可運(yùn)用分流電阻的分流原理將量程擴(kuò)大，故光強(qiáng)檔可與萬用電表的電流檔共檔使用，只是它們對應(yīng)的刻度線單位不同而已。
光電管(CD)3連接同步開關(guān)的b3、c3、b4、c4。當(dāng)同步開關(guān)的Ka、Kb、Kc、Kd分別與a3、b3、c3、d3相接時(shí)，電流從E2正極經(jīng)Ka、a3、a4、d4、d3、Kd至換檔開關(guān)DCA的0．25mA或2．5mA或25mA或250mA檔及相應(yīng)分流電阻R5、R4、R3、R2、R1，再經(jīng)R6、R7、R8、
匯于Kc，通過c3到光電管GD到b3回E2負(fù)極，形成一個(gè)回路，這就是驗(yàn)證光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。
該裝置可做以下實(shí)驗(yàn)。
1、演示光電效應(yīng)的產(chǎn)生。
如圖3所示，光電管的陽極A，陰極C分別連接電源正負(fù)極。當(dāng)光照射在陰極C上時(shí)，C放出光電子，在E2作用下，形成光電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)，表明陰極有光電子發(fā)射出來，并在正向電場的作用下形成光電流。擋住入射光線，光電流隨即消失。
2、驗(yàn)證光電流隨入射光的增強(qiáng)而增大。
儀器設(shè)置了如圖4所示的光電管GD的遮光罩3，遮光罩開有插入遮光片的凹槽門6，遮光片上開有相同直徑均勻直線排列的透光小孔，透光小孔片與不透光的遮光片兩片組合使用，將它們同時(shí)插入遮光罩凹槽門，固定透光小孔片，拉動遮光片時(shí)，照射在光電管的光強(qiáng)不斷增加，若電路如圖3接通，此時(shí)電流表指針偏轉(zhuǎn)角度也不斷增大，即可觀察到光電流隨入射光增強(qiáng)而增大。
3、演示光電管的紅限頻率。
在遮光罩的入射光窗上分別插入藍(lán)色、綠色及桔紅色濾色片，同時(shí)改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度，電路中總有一定大小的光電流存在。當(dāng)換上紅色濾色片時(shí)，由于紅光頻率小于光電管陰極材料銫、銻(c5、c6)的極限頻率，電流消失，即使增加入射光的強(qiáng)度，光電流總為零。證明用頻率小于紅限頻率的紅色光照射時(shí)，陰極是不會發(fā)射光電子的。
4、證明光陰極受光照射后發(fā)射出帶負(fù)電荷的電子。
當(dāng)同步開關(guān)Ka、Kb、Kc、Kd與a4、b4、c4、d4相接時(shí)，電流從E2正極經(jīng)Ka、a4至d4、Kd至萬用電表換檔開關(guān)DCA，再經(jīng)0．25mA或2．5mA或25mA或250mA及相應(yīng)的R5、R4、R3、R2、R1分流，雙經(jīng)R6、R7、R8、R9、
表頭匯合后經(jīng)Kc、c4至GD的C極到A極經(jīng)R36到b4、Kb回E2負(fù)極，簡化線路如圖5所示。
因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中要有顯示GD兩極電壓的電表，為了使萬用表一表多用，既能同時(shí)反映電路中的電流，又可反映GD兩端電壓，在同步開關(guān)b4和光電管GD的陽極之間設(shè)置了電位器R36，當(dāng)R36滑動頭W置于某位置時(shí)，b4、W兩端電壓即為
上電壓，為此，將電位器轉(zhuǎn)柄設(shè)計(jì)有指針，在調(diào)節(jié)R36轉(zhuǎn)柄的旋轉(zhuǎn)角度相對應(yīng)的面板上刻有對應(yīng)的電壓值，這樣，轉(zhuǎn)柄指針?biāo)笖?shù)值就是GD上的電壓值，如圖6。
因此，當(dāng)陰極如圖5所示接電源正極，陽極接電源負(fù)極。圖6中指針調(diào)至適當(dāng)位置時(shí)，電路中無光電流。因?yàn)榇藭r(shí)加的是反向電壓．到證明光陰極發(fā)射出來的是帶負(fù)電的電子，電子在一定的反向電場作用下是不會飛向陽極形成電流的。
5、證明光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大，它們的函數(shù)圖象是一條直線。
儀器設(shè)置了藍(lán)色、綠色、紅色、桔紅等濾色片。
將R36的轉(zhuǎn)柄轉(zhuǎn)至0V時(shí)，加在光電管GD上的反向電壓為零，當(dāng)色光照在GD上時(shí)，電路中有電流，
指針偏轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)R36旋鈕，當(dāng)指針指到某一電壓VKA時(shí)，
表頭指針指到0處。
根據(jù)光電子最大初動能mVm2／2=eVKA的關(guān)系，只要從實(shí)驗(yàn)中找到使光電流為零的反向電壓VKA的值，就可以求出光電子的最大初動能。改變?nèi)肷涔忸l率，調(diào)整R36，使光電流為0，讀出R36上刻度的電壓值，就可以求出不同光電子的最大初動能。
權(quán)利要求1.一種萬用光電表，其特征在于在萬用電表上設(shè)有同步開關(guān)、光敏二極管、光電管和電位器；同步開關(guān)分為AD、IX、GD1、GD2四檔，AD檔連接萬用電表電路為萬用電表；IX檔連接光敏二極管電路為光照度儀；GD1、GD2檔連接光電管電路為光電效應(yīng)演示儀；電位器與光電管的陽極和同步開關(guān)的GD2檔連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電表，其特征在于同步開關(guān)Ka、Kb、Kc、Kd置于a1、b1、c1、d1時(shí)為萬用電表，置于a2、b2、c2、d2時(shí)為光照度儀，置于a3、b3、c3、d3或a4、b4、c4、d4時(shí)為光電效應(yīng)演示儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電表，其特征在于光電管的周圍設(shè)置有遮光罩，遮光罩開有插入遮光片的凹槽門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電表，其特征在于設(shè)置在同步開關(guān)b4和光電管GD的陽極之間的電位器轉(zhuǎn)柄設(shè)計(jì)有指鐘，在轉(zhuǎn)柄的旋轉(zhuǎn)角度相對應(yīng)的面板上刻有對應(yīng)的電壓值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電表，其特征在于光敏二極管的兩極并聯(lián)可變電阻。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種既能測量光和電的物理量,又能演示光電現(xiàn)象的多功能光電測量儀表——萬用光電表。主要特征是:在原有萬用電表的基礎(chǔ)上增加同步開關(guān)、光敏二極管、光電管和電位器。同步開關(guān)分為四檔,分別連接萬用電表電路、光敏二極管電路和光電管電路。本實(shí)用新型具有萬用電表、光照度測量儀、光電效應(yīng)演示儀三大功能。
文檔編號G01R27/00GK2304129SQ9723827
公開日1999年1月13日 申請日期1997年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月29日
發(fā)明者周西岳, 楊愷彰 申請人:周西岳, 楊愷彰