激光多普勒组第一次实验.docVIP

激光多普勒组第一次实验 本次实验目的： 初步探究激光多普勒效应，定性认识光和运动微粒发生作用后产生的波长变化（将原波长跟与运动微粒发生作用后的波长进行比较） 所需器材： 大学物理实验普朗克常量测定的仪器或零部件（光电管、激光源、微安表或检流计、直流稳压电源、电压表），医用输液装置一套（已准备完毕）。 实验装置图 说明： 如果用完整的一台普朗克常量测定的实验装置测此实验，则输出的电路已包含在测量仪中，不需单独设计。如果是零部件，暂时不设计放大电路，用示波器测输出信号。 由于医用输液管教细，短时间内输液瓶水位下降不是很明显，而且输液瓶是近似密封，瓶内外增大的压强差可以抵消一部分由于水位下降而引起的重力势能的变化，从而保证水流的匀速下流。 光电装置探究激光多普勒效应 光电效应实验原理如下图所示。其中S为真空光电管，K为阴极，A为阳极。当无光照射阴极时，由于阳极与阴极是断路，所以检流计G中无电流流过，当用波长比较短的单色光照射到阴极K上时，形成光电流，光电流随加速电位差U变化的伏安特性曲线如下图所示。 ? 光电子的初动能与入射光频率之间的关系 光电子从阴极逸出时，具有初动能，在减速电压下，光电子在逆着电场力方向由K极向A极运动。当 时，光电子不再能达到A极，光电流为零。所以电子的初动能等于它克服电场力所作的功。即 由爱因斯坦光电效应方程 得， A为克服电子的逸出功，h为普朗克常量，v为光波的频率，为遏止电位差。在光源与光电管之间没有流动的液体时，在一定的频率v下测定遏止电位差，即可算出逸出功A。所以，当有流动液体在光源与光电管之间时，只要重新确定新的遏止电位即可算出新的频率v’。接着改变光波波长，重新测量一组数据，探索各波长段的激光多普勒效应。 实验中阳极光电流和暗电流的影响 由于存在阳极光电效应所引起的反向电流和暗电流（即无光照射时的电流），所以测的得电流值，实际上包括上述两种电流和由阴极光电效应所产生的正向电流三个部分，所以伏安曲线并不与U轴相切。由于暗电流是由阴极的热电子发射及光电管管壳楼电等原因产生，与阴极正向光电流相比，其值很小，且基本上随电位差U呈线性变化，因此可忽略其对遏止电位差的影响。阳极反向光电流虽然在实验中较显著，但它服从一定规律。据此，确定遏止电位差值，可采用拐点法。 光电管阳极反向光电流虽然较大，但在结构设计上，若是反向光电流能较快地饱和，则伏安特性曲线在反向电流进入饱和段后有着明显的拐点，如图8.2.1-3所示，此拐点的电位差即为遏止电位差。 激光源 输液瓶 可调输液旋钮 透射光 光电管 输出电流、电压