介紹 在該實驗中,數據記錄器用于感測來自不同光源的光水平的快速變化。可以測量光強度變化的頻率。 該實驗適用于高級物理課程(17-18歲)以及年齡較小的學生(14歲以上)的學生如何檢測光速水平的變化,這些變化太快,我們的眼睛無法檢測到。


所需設備
DrDAQ數據記錄器,PC運行PicoScope并可訪問光源,例如: 白熾燈 熒光燈管 電視屏幕 電腦顯示器


實驗設置 放置DrDAQ上的光傳感器,使來自光源的光照射到電路板上的光敏電阻上。 有兩種方法可以測量信號的頻率: 1.從PicoScope圖形顯示中讀取 2.使用頻率計

1.將DrDAQ連接到PC的并行端口并運行PicoScope。為通道A選擇Light(10 ms / div x1)。在DrDAQ附近放置白熾燈應該能夠獲得具有周期性的跡線。要將垂直刻度更改為OFF增加到x 5,請使用滑塊定位跡線。要凍結顯示,請單擊“停止”。測量波的周期(T)并使用f = 1 / T計算頻率(f)(注意單位:如果周期以ms為單位,那么頻率將以kHz為單位)。 2.將DrDAQ連接到PC的并行端口并運行PicoScope。選擇Meter選項和Light and Frequency。將燈放在DrDAQ光傳感器附近會使頻率計顯示光強度變化的頻率。


進行實驗

從以下來源調查光強度如何隨時間變化: 1.白熾燈 2.熒光燈管 3.電視屏幕 4.電腦顯示器


問題和結果討論 英國的主要電力頻率為50赫茲。那么為什么觀察到的燈光強度的頻率與此不同呢? 燈的亮度與提供給燈泡的功率有關。 下圖顯示了主電源AC燈的電壓(電位差)如何隨時間變化。

添加一個顯示V = 0時的軸。 流過燈的電流(I)由V = I×R給出,其中R是燈的電阻。 添加第二條曲線,顯示我如何隨時間變化(不要擔心垂直刻度)。 現在,提供給燈的功率由下式給出:功率=電流x電壓 使用此公式繪制一個圖表,顯示功率隨時間變化的方式。


進一步研究 可以使用光電二極管或光電晶體管作為光檢測器來制造改進的傳感器。它們具有更快的切換時間(大約1微秒),因此可以比LDR更快地響應光強度的變化。

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