本實用新型涉及實驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用半導(dǎo)體激光器作為光源測普朗克常數(shù)的裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的《光電效應(yīng)法測普朗克常數(shù)教學(xué)實驗》的單色光獲得主要方法有兩種，一是光譜儀法，其不足是價格高不利于普及，用機械轉(zhuǎn)動裝置改變光波長，鼓輪讀數(shù)，長期磨損會有誤差。二是高壓汞燈濾光片法，不足是：1、高壓汞燈及電源價格高、體積大、沉重，需要預(yù)熱和冷卻過程，不方便使用。在光強一定的情況下，各個單色光光強差別較大。2、只有五種波長分離的特定單色光，尤其是沒有在截止頻率附近的單色光，不利于探索截止頻率的需要。3、實驗表明采用汞燈濾光片獲得的單色光單色性并不好，濾光片出射譜線波長與標稱值（汞燈譜線）不對應(yīng)，測量精度低。還有用LED燈做光源的實驗方法，但LED燈光源的頻帶較寬，半高半寬5nm左右（紅燈波長620～625nm，綠燈波長520～525nm，藍燈波465～470nm），實驗測出的數(shù)據(jù)相對偏差較大。

《激光雜志》2015年11期報道了趙加強等的論文“用半導(dǎo)體激光器作為光源改進普朗克常數(shù)測定儀”用小功率半導(dǎo)體激光器替換高壓汞燈對儀器進行改進可以解決這些問題，并具有功耗小，壽命長，性能穩(wěn)定等優(yōu)點。但由于其多個半導(dǎo)體激光器并列放置在一桶內(nèi)結(jié)構(gòu)，使其具有缺點：1、各個單色激光器出射光相對于光電管入射口位置不同，入射光光強度不同，差別較大；2、接近桶壁的激光束散射到桶壁上，使桶壁材料產(chǎn)生的熒光混同激光一起進入光電管；3、激光器距離光電管入射口較遠，激光使空氣分子和空氣中雜質(zhì)產(chǎn)生的熒光混同激光一起進入光電管。這些都影響測量精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用半導(dǎo)體激光器作為光源測普朗克常數(shù)的裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)多個半導(dǎo)體激光器并列放置在一桶內(nèi)結(jié)構(gòu)，造成測量精度低的問題。

一種用半導(dǎo)體激光器作為光源測普朗克常數(shù)的裝置，包括小型半導(dǎo)體激光器、激光器套管、光電管進光口、光瀾圓盤，光電管進光口之前設(shè)有可以改變孔徑的光瀾圓盤，光瀾圓盤在圓周上分布有多個不同孔徑的孔光瀾，光瀾圓盤繞圓盤中心轉(zhuǎn)動可以使光瀾圓盤上不同的孔光瀾對應(yīng)到光電管進光口的位置；所述光瀾圓盤之前設(shè)置有激光器套管，激光器套管固定在套管固定圓盤上，激光器套管的底端設(shè)有通光孔，小型半導(dǎo)體激光器插入激光器套管內(nèi)，套管固定圓盤繞圓盤中心轉(zhuǎn)動可以使小型半導(dǎo)體激光器對應(yīng)在電管進光口位置。

本實用新型更進一步改進方案是，所述激光器套管為一個，不同波長的小型半導(dǎo)體激光器可以分別交替插入激光器套管。

本實用新型更進一步改進方案是，所述激光器套管為多個，不同波長的小型半導(dǎo)體激光器可以分別插入各個激光器套管內(nèi)，轉(zhuǎn)動激光器套管固定圓盤，可以使不同波長的小型半導(dǎo)體激光器對應(yīng)到光電管進光口位置，分別使各個不同波長的激光入射到光電管進光口。

本實用新型更進一步改進方案是，小型半導(dǎo)體激光器的激光波長為405、450、532、635、650nm的5種或5種波長以上。

本實用新型更進一步改進方案是，激光器套管、光瀾圓盤是由金屬材料制作的，并且表面經(jīng)過氧化變黑處理。。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

1、為物理實驗教學(xué)提供一種精確度高、光源波長種類不受限制、光強度可調(diào)、有更接近截止頻率的單色光、體積小、重量輕、成本低、節(jié)約電、易于推廣、使用方便、光源與測量結(jié)果之間對應(yīng)關(guān)系直觀形象，使學(xué)生更加深理解物理概念、培養(yǎng)動手能力的實驗裝置。

2、所述激光器套管、光瀾圓盤由金屬材料制作的，并且表面經(jīng)過氧化變黑處理。有利于激光器散熱，避免激光器套管、光瀾圓盤表面產(chǎn)生瑩光進入光電管。

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明。

附圖說明

圖1為本實用新型一種用半導(dǎo)體激光器作為光源測普朗克常數(shù)的裝置的示意圖。

圖2為本實用新型一種用半導(dǎo)體激光器作為光源測普朗克常數(shù)的裝置的測量各個激光波長對應(yīng)遏止電壓數(shù)據(jù)表，室溫25℃。

圖3為本實用新型一種用半導(dǎo)體激光器作為光源測普朗克常數(shù)的裝置的四個點測量普朗克常數(shù)Matlab線性歸一擬合作圖。

圖4為本實用新型一種用半導(dǎo)體激光器作為光源測普朗克常數(shù)的裝置的5個點測量普朗克常數(shù)Matlab線性歸一擬合作圖。

其中：1-小型半導(dǎo)體激光器、2-激光器套管、21-通光孔、22-套管固定圓盤、3-光電管進光口、4-光瀾圓盤、41-孔光瀾。

具體實施方式

圖1所示本實用新型一種用半導(dǎo)體激光器作為光源測普朗克常數(shù)的裝置，包括小型半導(dǎo)體激光器1、激光器套管2、光電管進光口3、光瀾圓盤4，光電管進光口3之前設(shè)有可以改變孔徑的光瀾圓盤4，光瀾圓盤4在圓周上分布有多個不同孔徑的孔光瀾41，光瀾圓盤4繞圓盤中心轉(zhuǎn)動可以使光瀾圓盤4上不同的孔光瀾41對應(yīng)到光電管進光口3的位置；所述光瀾圓盤4之前設(shè)置有激光器套管2，激光器套管2固定在套管固定圓盤22上，激光器套管2的底端設(shè)有通光孔21，小型半導(dǎo)體激光器1插入激光器套管2內(nèi)，套管固定圓盤22繞圓盤中心轉(zhuǎn)動可以使小型半導(dǎo)體激光器1對應(yīng)在電管進光口3位置。

使用時，小型半導(dǎo)體激光器1可以插入激光器套管2，并對應(yīng)到光電管進光口3位置，激光器射出激光可以經(jīng)過光瀾圓盤4上的某一個孔光瀾41射入光電管進光口3。轉(zhuǎn)動光瀾圓盤4可以改變光瀾圓盤4上大小不同的孔光瀾41對應(yīng)到光電管進光口3位置，可以改變進入到光電管進光口3的光強度。

實施例1：

選擇直徑2mm的孔光瀾旋轉(zhuǎn)對應(yīng)到圖中光電管進光口位置，再把激光器套管轉(zhuǎn)動到光電管進光口對應(yīng)位置。

開啟激光器電源使激光器穩(wěn)定出射弱激光，強激光不滿足愛因斯坦方程，激光光強應(yīng)較弱。用對光電管兩級加-2到+2擋的低電壓做反向電壓源，光電管光電流輸出用A的電流表擋顯示.調(diào)整激光器電源使光強調(diào)到恰當?shù)膹姸取Ｕ{(diào)整激光器電源使剛開始加反向電壓時的初始光電流輸出在恰當?shù)臄?shù)字×A，對應(yīng)405nm 和532nm激光的初始光電流數(shù)字在10左右. 635nm的激光器輸出光斑是線狀的，通過孔徑光闌的光能量較少，把直徑8mm的孔光瀾旋轉(zhuǎn)對應(yīng)到圖中光電管進光口位置，初始光電流數(shù)字83. 波長650nm激光對應(yīng)的初始光電流數(shù)字為3.波長450nm的激光器體積稍大，可另加固定架固定激光器，激光輸出功率也要調(diào)低.在反向電壓初值時，調(diào)整激光器電源使初始光電流輸出數(shù)字為3.3左右.分別測量各個激光波長對應(yīng)的遏止電壓，利用愛因斯坦方程， 用Matlab線性歸一擬合圖求普朗克常數(shù)。 見圖2。

用Matlab線性歸一擬合圖求普朗克常數(shù)

愛因斯坦方程 （1）,斜率

根據(jù)式（1）用Matlab做線性歸一擬合

圖3是波長405、532、635、650nm四個點測量普朗克常數(shù)Matlab線性歸一擬合圖線性歸一方程U=0.4136ν-1.4792,測得普朗克常數(shù)6.625872×J·S,相對公認值6.62606896×j·s的絕對偏差為0.00119696× J·S，相對誤差為0.003% .光電管電子逸出功 W=1.4792 eV=2.370×J .

圖4是波長405、532、635、650、450nm五個點測量普朗克常數(shù)Matlab線性歸一擬合作圖，波長450nm的激光器較大不能固定在光電管上，激光從外部射入光電管.線性歸一方程 U=0.4139 x－1.4888，測得普朗克常數(shù)為6.6308×JS，相對誤差為0.072%，光電管電子逸出功W=1.4888 eV 。

以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。