專利名稱：用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種大學(xué)物理實驗裝置，主要涉及一種用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)實驗數(shù)據(jù)的采集、傳送和實時處理系統(tǒng)，屬于大學(xué)物理實驗儀器領(lǐng)域。
技術(shù)背景光電效應(yīng)實驗對于認(rèn)識光的本質(zhì)及早期量子理論的發(fā)展，具有里程碑式的意義，因此用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)實驗成為大學(xué)物理實驗教學(xué)的基本實驗之一。當(dāng)有入射光照射到光電管陰極上時，光電管產(chǎn)生的光電子在電場的作用下向陽極遷移構(gòu)成光電流，通過改變外加電壓，可以測量出光電流的大小，即可得出光電管的伏安特性曲線，這是用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)實驗的基本原理。大學(xué)物理實驗中，通常是學(xué)生測量截止電壓，記錄在實驗報告紙上，然后用最小二乘法計算得到普朗克常數(shù)。然而，這樣的實驗過程存在三個問題，第一對于學(xué)生的實驗掌握程度不易了解，眾所周知，學(xué)生之間的抄襲現(xiàn)象是普遍存在的，如果學(xué)生在實驗后抄襲了他人的實驗數(shù)據(jù)，并以此來提交實驗報告，實驗老師對此并不能及時發(fā)現(xiàn)，因為學(xué)生的數(shù)據(jù)記錄過程完全是獨立于老師的，這樣導(dǎo)致的后果就是老師對于學(xué)生的實驗掌握程度不能具有一個很好的了解，進(jìn)而導(dǎo)致對于教學(xué)質(zhì)量的評估出現(xiàn)偏差；第二，學(xué)生在數(shù)據(jù)記錄過程中費時、費力，數(shù)據(jù)彼此間分立，容易產(chǎn)生錯誤；第三，實驗教師對學(xué)生數(shù)據(jù)的處理多憑經(jīng)驗，在評分過程中不可避免的出現(xiàn)偏差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型就是針對上述的問題而提出的，提供一種用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)實驗裝置，其能夠測量截止電壓，而且方便準(zhǔn)確的讀取實驗數(shù)據(jù)、傳送數(shù)據(jù)、實時處理實驗數(shù)據(jù)。在教學(xué)中，可以根據(jù)實驗需要，隨時更改實驗內(nèi)容，簡單、易行。根據(jù)本實用新型的一實施例，提供了一種用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)實驗裝置，包括汞燈電源、汞燈、濾光片、光闌、光電管、集成有直流電壓表和直流微安表的測試儀、嵌有單片機(jī)的電路板、藍(lán)牙無線傳輸模塊、液晶顯示器、用于實驗數(shù)據(jù)收集和實時處理的計算機(jī)和數(shù)據(jù)處理程序。用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)實驗，現(xiàn)有技術(shù)很成熟，其中測試儀上包含直流微安表和直流伏特表，在此不再進(jìn)行贅述。本實用新型的特征在于本用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)實驗裝置中，測試儀同一單片機(jī)相連接，當(dāng)學(xué)生測量得到截止電壓時，按下嵌有單片機(jī)的電路板上的“記錄”按鈕，單片機(jī)會將截止電壓數(shù)據(jù)實時傳送給并顯示在與其相連接的液晶顯示器上。學(xué)生全部測量所需數(shù)據(jù)后，按“發(fā)送”按鈕，包含上述數(shù)據(jù)和學(xué)生編號和姓名的數(shù)據(jù)包經(jīng)藍(lán)牙發(fā)射模塊發(fā)送到老師的計算機(jī)上，再由計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理。通過上述裝置，就解決前述的問題，每進(jìn)行一次實驗之后，學(xué)生都能實時的在顯示器上看到該次的實驗數(shù)據(jù)，也即截止電壓的數(shù)據(jù)，如果對于實驗結(jié)果不滿意，可直接將數(shù)據(jù)刪除，重新進(jìn)行實驗，其最后看到的是一個整體的全部的實驗數(shù)據(jù)；再者，學(xué)生每次實驗完畢后，都需要將包含有個人信息的實驗數(shù)據(jù)發(fā)送到老師的計算機(jī)上，能夠保證老師看到每個學(xué)生原始的實驗數(shù)據(jù)，有效的防止了學(xué)生之間抄襲現(xiàn)象的發(fā)生；第三，采用此系統(tǒng)，計算機(jī)程序?qū)嶒灁?shù)據(jù)處理并存儲后，可隨時調(diào)用，作為教師在給定實驗報告分?jǐn)?shù)時的客觀依據(jù)，從而進(jìn)行方便、公正的實驗評價

圖I為用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)實驗裝置數(shù)據(jù)的采集、傳送和接收模塊示意圖；在上述圖中，I萊燈電源,2表不萊燈,3表不濾光片,4表不光闌，5表不光電管,6表示集成有直流微安表和直流電壓表的測試儀，7表示基座，8表示單片機(jī)，9表示顯示器，10表示藍(lán)牙發(fā)射模塊，11表示配有藍(lán)牙接收模塊的計算機(jī)。
具體實施例圖I示出了本實用新型中用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖，該部分與現(xiàn)有技術(shù)中的用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)實驗裝置一致。本實用新型的特征在于其還包括數(shù)據(jù)的采集、傳送和接收模塊。本實用新型中測試儀6與單片機(jī)8相連接，當(dāng)學(xué)生通過觀察直流微安表的示數(shù)為0，測量得到截止電壓時，按下嵌有單片機(jī)的電路板上的“記錄”按鈕，單片機(jī)會將該截止電壓數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€與其相連接的顯示器上，并且，嵌有單片機(jī)的電路板上還設(shè)置有“發(fā)送”按鈕和藍(lán)牙發(fā)射模塊，通過按下所述“發(fā)送”按鈕，所述藍(lán)牙發(fā)射模塊會將包含有學(xué)生信息和上述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包傳送到老師計算機(jī)上的藍(lán)牙接收模塊，接收后在該計算機(jī)上存儲和處理。顯示器單片機(jī)芯片采集過來的數(shù)據(jù)，由一個8時TFT液晶顯示器將實驗內(nèi)容和數(shù)據(jù)全部顯示出來。學(xué)生通過液晶屏觀察的實驗數(shù)據(jù)具有整體感，可以通過對比不同測量組的數(shù)據(jù)，判斷實驗中可能存在的操作錯誤。對于錯誤數(shù)據(jù)，可由嵌有單片機(jī)的電路板上的“刪除”鍵直接刪除。使用者還可以根據(jù)實驗中數(shù)據(jù)多少的不同，選擇不同的、合適尺寸的液晶顯不器。顯示器上的顯示格式如表I所示，“第一次” “第五次”表示多次測量，以取平均值方便后續(xù)數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)傳送實驗數(shù)據(jù)臨時存儲在單片機(jī)中，嵌有單片機(jī)的電路板上設(shè)置有“發(fā)送”按鈕，按一下該按鈕，則數(shù)據(jù)經(jīng)藍(lán)牙模塊通過藍(lán)牙無線信號發(fā)送出去。數(shù)據(jù)接收計算機(jī)上插有藍(lán)牙適配器做為藍(lán)牙接收模塊，可以接收藍(lán)牙信號。數(shù)據(jù)實時處理計算機(jī)上有編寫好的程序，讀取藍(lán)牙適配器接收到的數(shù)據(jù)，存儲實驗數(shù)據(jù)到以學(xué)生學(xué)號和姓名為文件名的文件中，作為數(shù)據(jù)備份。同時，計算機(jī)程序還可對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后的結(jié)果實時顯示在計算機(jī)屏幕上，以方便教學(xué)的老師實時判斷學(xué)生做的實驗好壞，以及為批改實驗報告提供客觀依據(jù)，方便教師甄別學(xué)生數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。如果想更改部分實驗內(nèi)容，只需在單片機(jī)內(nèi)重新寫入程序，調(diào)整液晶屏顯示內(nèi)容，改寫計算機(jī)處理程序，可節(jié)約大量儀器更新和改造費用。
權(quán)利要求1.一種用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)實驗裝置，包括汞燈電源、汞燈、濾光片、光闌、光電管、集成有直流電壓表和直流微安表的測試儀、嵌有單片機(jī)的電路板、藍(lán)牙發(fā)射模塊、顯示器、用于實驗數(shù)據(jù)收集和實時處理的配置有藍(lán)牙接收模塊的計算機(jī)；測試儀同單片機(jī)相連接，當(dāng)學(xué)生測量得到截止電壓時，按下嵌有單片機(jī)的電路板上的“記錄”按鈕，單片機(jī)會將截止電壓數(shù)據(jù)實時傳送給并顯示在與單片機(jī)相連接的顯示器上，學(xué)生全部測量所需數(shù)據(jù)后，按下嵌有單片機(jī)的電路板上的“發(fā)送”按鈕，包含上述數(shù)據(jù)和學(xué)生編號和姓名的數(shù)據(jù)包經(jīng)藍(lán)牙發(fā)射模塊發(fā)送到所述計算機(jī)上，再由所述計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和后續(xù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，所述顯示器為液晶顯示器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，所述嵌有單片機(jī)的電路板上還設(shè)置有“刪除”鍵，用于在實驗過程中刪除操作錯誤的實驗數(shù)據(jù)。
專利摘要一種用光電效應(yīng)測量普朗克常數(shù)實驗裝置，包括汞燈電源、汞燈、濾光片、光闌、光電管、集成有直流電壓表和直流微安表的測試儀、嵌有單片機(jī)的電路板、藍(lán)牙發(fā)射模塊、顯示器、用于實驗數(shù)據(jù)收集和實時處理的配置有藍(lán)牙接收模塊的計算機(jī)；測試儀同單片機(jī)相連接，當(dāng)學(xué)生測量得到截止電壓時，按下嵌有單片機(jī)的電路板上的“記錄”按鈕，單片機(jī)會將截止電壓數(shù)據(jù)實時傳送給并顯示在與單片機(jī)相連接的顯示器上，學(xué)生全部測量所需數(shù)據(jù)后，按下嵌有單片機(jī)的電路板上的“發(fā)送”按鈕，包含上述數(shù)據(jù)和學(xué)生編號和姓名的數(shù)據(jù)包經(jīng)藍(lán)牙發(fā)射模塊發(fā)送到所述計算機(jī)上，再由所述計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和后續(xù)處理。
文檔編號G09B23/18GK202362989SQ20112044986
公開日2012年8月1日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者任芝, 李松濤 申請人:華北電力大學(xué)(保定)