介绍 在该实验中,数据记录器用于感测来自不同光源的光水平的快速变化。可以测量光强度变化的频率。 该实验适用于高级物理课程(17-18岁)以及年龄较小的学生(14岁以上)的学生如何检测光速水平的变化,这些变化太快,我们的眼睛无法检测到。


所需设备
DrDAQ数据记录器,PC运行PicoScope并可访问光源,例如: 白炽灯 荧光灯管 电视屏幕 电脑显示器


实验设置 放置DrDAQ上的光传感器,使来自光源的光照射到电路板上的光敏电阻上。 有两种方法可以测量信号的频率: 1.从PicoScope图形显示中读取 2.使用频率计

1.将DrDAQ连接到PC的并行端口并运行PicoScope。为通道A选择Light(10 ms / div x1)。在DrDAQ附近放置白炽灯应该能够获得具有周期性的迹线。要将垂直刻度更改为OFF增加到x 5,请使用滑块定位迹线。要冻结显示,请单击“停止”。测量波的周期(T)并使用f = 1 / T计算频率(f)(注意单位:如果周期以ms为单位,那么频率将以kHz为单位)。 2.将DrDAQ连接到PC的并行端口并运行PicoScope。选择Meter选项和Light and Frequency。将灯放在DrDAQ光传感器附近会使频率计显示光强度变化的频率。


进行实验

从以下来源调查光强度如何随时间变化: 1.白炽灯 2.荧光灯管 3.电视屏幕 4.电脑显示器


问题和结果讨论 英国的主要电力频率为50赫兹。那么为什么观察到的灯光强度的频率与此不同呢? 灯的亮度与提供给灯泡的功率有关。 下图显示了主电源AC灯的电压(电位差)如何随时间变化。

添加一个显示V = 0时的轴。 流过灯的电流(I)由V = I×R给出,其中R是灯的电阻。 添加第二条曲线,显示我如何随时间变化(不要担心垂直刻度)。 现在,提供给灯的功率由下式给出:功率=电流x电压 使用此公式绘制一个图表,显示功率随时间变化的方式。


进一步研究 可以使用光电二极管或光电晶体管作为光检测器来制造改进的传感器。它们具有更快的切换时间(大约1微秒),因此可以比LDR更快地响应光强度的变化。

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