光电效应实验报告（3篇）

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光电效应实验报告1

［关键词］物理实验教学改革创新

［中图分类号］［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）06-0111-02

大学物理实验在物理教学中担当着十分重要的角色。实验和理论是相辅相成，互为依赖，共同缔造着物理王国。大学物理实验是学生进入大学后，接受系统的实验思想和实验技能训练的一门实验课，是实践教学的重要部分。因此，我们要重视对学生科学实验素质的培养，包括独立思考能力、独立操作能力、团队协作能力以及探索未知事物的能力等。为了使学生能够掌握一定的系统的物理基础知识、基本方法和基本技能，培养学生严肃的科学态度，严谨的科学作风和严格的科学方法，适应高素质、强能力、创新性、创业型的高级专门人才培养的战略要求，这就要求我们在物理实验教学上必须进行改革。

一、物理实验教学的现状

（一）教学模式

对于大学物理实验课的讲授教学模式单一，教学形式不够灵活。每个实验室安排一个实验，每个实验由一个至两个教师讲授。通常教师会把实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤，测量数据表格及注意事项提前板书在黑板上，在学生上课时逐一讲解。整个过程显然是教师占主导地位，学生只是在被动地、机械性地重复教师的讲课内容。在这样的教学模式下，学生不需要思考，只要按照实验步骤就能完成基本要求。这样的模式不仅束缚了学生独立思考的空间，忽略了学生在认知过程中的主观能动性，而且更大程度上限制了对当代大学生创造性思维和创新能力的培养。

（二）考核制度

大学物理实验作为考查课，考核制度落后。就目前状况而言，考核内容主要从预习报告、实验数据记录表和实验报告三方面考核，给出实验成绩。预习报告的内容实验教材上都有，从学生交来的预习报告来看，有些学生只是简单的重复抄写，缺乏对实验内容的思考，更无法达到设计一个实验，完成一个实验的水平。在进行实验操作时，虽然学生都是两人一组，但是做的是同一个实验，因此，测量的结果出入不大。这就使那些对实验重视程度不够的学生有机可乘，把别人的数据结果据为己用，完成实验数据记录表。实验报告通常是实验完成后，下一节课才交的，从而就会出现个别学生抄袭实验报告的想象。最终实验成绩的考核往往以交来的实验报告为主，也就缺乏了考核的公平、公正性，无法调动学生探索自然科学的积极性，这些弊端亟待调整。

二、实验教学改革实践

（一）教学方法改革

现代教学观是把学生创新能力的培养放在首位，教师的主要作用是教学的设计者、组织者、帮助者及品德的示范者。首先，教师要转变教育观念，要破除“学科中心”与“教师中心”的教学理念，从传统的接受性学习的学习方式转移到学生自主学习、合作学习、探究学习相结合的学习方式上来。不能让实验成为只是传授知识的工具。要变教师演示实验为学生演示实验，即在教师的指导下，学生演示实验，这样有利于学生积极参与课堂活动，有利于学生的主体性和积极性的发挥。

另外，普通物理实验是大一、大二学生的必修课，他们刚从中学时代步入大学阶段，学生的学习观念也没有转变，他们还习惯以老师为中心，缺乏对问题的思考、探究。如进入实验室，老师就应该把实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤等，甚至还需要老师手把手地教。基于此，老师就应该主动地去引导学生自主学习，指导学生如何提出问题，分析问题、解决问题。教师给出“问题”，让学生从“问题”出发，设计出这节课的实验要求，实验器材、实验步骤、数据测量与分析，最后得到结论。激发学生的实验兴趣，培养良好的、严谨的科学实验作风。

其次，随着计算机与信息技术的迅速发展，物理实验方法也不断地渗透到其他各个学科和应用领域。在物理实验中引入计算机模拟与仿真实验已成为现代化教学中不可或缺的一种手段。利用多媒体技术，可以对实验原理和实验过程进行生动形象的模拟仿真，声音、图像、动画、文字有机地组合在一起，增强课堂效果，激发学生的学习兴趣，调动学生做实验的积极性和主动性。

（二）教学内容改革

为了培养学生的科学思维能力、综合应用能力以及实践创新能力，适应新时代专业人才的需要，根据学校教学目的和要求，可以把大学物理实验建设成真正意义上的开放性实验室。打破以往固定的教学模式。即本学期实验都在网上开放，学生根据自己兴趣爱好、学科要求自由选择实验时间、实验教师、实验项目。目前，我校正在实施，效果颇为满意。不仅提高了学生学习的积极性，还带动了一批学生自发地进行科研创作，使得学生能够从单纯的学习型人才向学习创新型人才转变，真正体现出“人本”化的教学理念。

另外，在教学内容上，整个大学阶段的物理实验由三大模块组成：基础型实验、提高型实验、设计型实验。

1. 基础型实验

为了使学生对基本仪器仪表的构造特点、规格性能、读数原理、使用方法以及日常维护有一个清晰的了解，在实验当中能够恰当地选择使用，开设了包括力学、电学、热学、电磁学在内的基础性实验。如：力学基本测量、电学基本测量、分光计的调整、迈克尔逊干涉仪、示波器的使用等实验。使学生在掌握了基本仪器使用的同时，学会正确处理实验数据，正确分析实验中的各类引入误差。

2.提高型实验

提高型实验是在传统实验教学的基础上开设的，有些实验利用计算机控制模拟，不仅可以锻炼学生的实际操作能力、研究动手能力，又体现出专业知识的新颖性和实用性。如：氢光谱测定实验、光电效应实验、CCD图像处理实验、激光拉曼光谱实验、夫兰克-赫兹实验等，实验内容丰富、力求能够反映物理学理论的研究成果、最新进展及其应用。在此基础上，还开设核磁共振谱（NMR）实验了解核磁共振的基本原理和氢谱的测定方法，掌握简单核磁共振氢谱谱图的解析技能；利用电子衍射仪进行真空镀膜，验证粒子的波粒二象性；扫描隧道显微镜（STM）的使用观察物质表面形态，了解物质的微观结构；光镊实验研究光的力学效应等等。这些实验相比基础性实验而言具有一定难度，操作起来也较为复杂性，但是应用广泛且实用性强，通常学生都非常感兴趣，完成的质量也比较高。通过做实验能够切实体会到现代物理学理论的奥妙，领悟实验设计的思想，将理论和实践紧密结合起来，有效地拓宽了学生的知识面，激发了学生的求知欲，提高了学生科学研究的能力。

3. 设计性试验

设计性实验着重培养学生的实验设计能力，是在学生具备一定综合能力的基础上，通过教师拟定题目或者学生自拟题目，实验中心提供场地和仪器，内容要求来源于生产实际，具有一定的先进性和技巧性，能够解决生活中的实际问题，给学生提供一个设计平台，使学生的潜能得以开发。如：我们开设的谐振频率测量、全息照相实验，在教师的指导下从实验的设计、实验器材的选取、实验步骤的安排、实验数据的测量及数据处理与分析，学生都能够亲自完成。通过设计性实验充分锻炼了学生的动手能力和思考能力。

（三）试验考核标准

为了能够全面科学地考核与评定学生的综合实验能力，考核学生科学严谨、实事求是的科研作风，建议将学生的实验成绩评定分为平时成绩和实验成绩两部分。对于平时成绩的考核可参考：出勤、预习报告、上课回答问题情况、实际解决问题情况， 对实验实际操作情况，数据测量情况，代课教师根据以上标准给出平时成绩。实验成绩的评定可以根据原始数据记录表、实验报告给出。即在学生完成实验后，教师要检查每组的原始数据记录表，并随机提问，在撰写的实验报告上给出实验成绩。平时成绩占总成绩的40%，考试成绩占总成绩的60%，实验不及格的学生要重修、补考。

实验成绩评定的科学化、合理化、准确化，可以很好地激发学生上课的积极性和主动性，自觉遵守实验课纪律，有效减少、杜绝不预习实验，不认真做实验，伪造实验数据、抄袭实验报告的现象。

三、结论

当代前沿的物理实验常常是一项综合性的巨大工程，培养学生优秀的科学创新品质，提高学生自身的综合素质，使学生的创造潜能充分得到发挥尤为重要。大学物理实验是在校大学生接触科学实验研究的第一步，正确引导，建立科学的、规范的、制度化的实验室管理是一项长期的工作，在实验教学中，还有许多新的规律、模式等待着我们去探索、研究。

［参考文献］

［1］.彭云雄。大学物理实验改革的几点尝试［J］.陕西教育（理论）,2006，（Z1）.

［2］.汪文明。大学物理实验教学改革［J］.大学物理实验，2004，（3）.

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光电效应实验报告2

[关键词] 物理实验 探索性实验 开放性实验 创新

1、引言

物理是一门实验学科，古往今来，物理学的发展与物理实验密切联系。物理实验不仅应让学生收到严格、系统的实验技能训练，掌握科学的实验方法、实验技巧，还应训练学生敏锐的观察力，独立思考解决问题能力和创新精神[1,2]。但是，目前物理实验教学模式单一，大部分实验教学中，学生只要按照实验步骤去做，就能顺利的测到实验数据，完成实验。这种方式在一定程度上限制了学生的积极主动地去认识物理规律，难以激发学生对物理实验的兴趣和独立探索物理规律的意识[3]。针对这个问题，本人在物理实验中心做了相关教学实验改革试点，在学生进行基本的系统的实验操作的基础上，选拔优秀学生，做探索性实验，目的是提高学生自主的实验能力以及培养学生的创新意识，为独立学院的大学物理实验教学进行探索性尝试。

2、教学基本过程

基础性实验

目前大学物理实验基本上都是测量性、验证性实验，称为基本实验，其目的是让学生掌握严格的、系统的实验技能，这样的训练是必不可少的。基本实验，如基本物理量的测量，基本仪器的使用，基本测量方法以及误差分析，试点学生按教学计划完成基本实验操作，安排多余学时做探索性实验。

基本实验一般可分为力学、热学、电磁学、光学、近代物理实验五部分，按照本校教学安排，一般工科学生做8个物理实验，总共24学时。学生提前根据个人兴趣和专业特点自选实验，要求每个部分选1-2个实验，总共7个实验，最后一个实验为探索性实验。

力学部分实验主要为：钢丝的杨氏模量，落球法测定液体的粘度，扭转法测定物体的转动惯量，波尔共振仪研究受迫振动，空气的声速等。

热学实验包括：导热系数的测量，冷却法测定金属的比热容，传感器测定空气的比热容比，电阻温度系数，温差电偶的定标与测温，PN结温度传感器特性等。

电磁学实验包括：电位差计，自组惠斯通电桥测电阻，电子比荷的测定，示波器的使用，铁磁材料的磁滞回线，霍尔效应及应用。

光学实验包括：牛顿环与劈尖干涉，菲涅尔双棱镜，薄透镜，偏振光的观测，迈克尔逊干涉仪，光栅研究，测定玻璃的折射率等。

近代物理实验包括：光电效应与普朗克常数，弗兰克-赫兹实验，发射光谱吸收光谱，硅光电池，周期信号的傅里叶分析。

在教学方法上，只讲解基本的实验要求，实验仪器使用方法，在限定的时间内，充分发挥学生的主观能动性，完成实验。这就要求学生在课前必须提前预习，勾画初步实验方案，课上认真思考，勤于动手，理论联系实际，遇到问题随时与学生老师探讨，对学生的基本实验技能、动手能力、逻辑思维能力都有很大提高。

探索性实验

在做好基础实验的基础上，选拔最物理实验感兴趣的学生3-5人，做探索性实验。教师先安排几个探索性实验课题，由学生自己选作实验。根据报名情况结成小组，每组选择一个课题进行研究。实验中心根据情况开设开放性实验室，学生可以全天任意时间来网上查资料、做实验，课题规定三天内完成，以实验报告或者小论文的形式结题。为激励学生的实验兴趣，探索性实验的分值为10+2分（2为提高分数），总分将做为一次成绩计入实验成绩。

探索性实验题目为：

(1) 测量小球碰撞过程中的能量损失

实验要求：自行设计实验方案，测量能量损失，分析误差来源，计算能量损失的不确定度。

实验仪器：小球2个、支架两个、米尺、细绳等。

(2) 制作磁悬浮小仪器

实验提示：掌握磁悬浮原理，设计实验思路，自行制作。

制作材料：根据需要先自行购买，凭发票报销。

特别注意：因电磁学实验，需用较高电压电流，一定注意自身安全！

(3) 波长相对测量实验设计

实验要求：设计实验方案，由已知钠黄光的波长测定另一未知波长的方法。

实验仪器：牛顿环、劈尖、显微镜、迈克尔孙干涉仪、双棱镜

(4) 薄膜厚度测量

实验要求：分别给出薄、厚、透光、不透光薄膜，最少选用3―4种设计方案，测定薄膜厚度。

实验仪器：显微镜、牛顿环、劈尖、迈克尔孙干涉仪、双棱镜、螺旋测微器等。

(5) 学生兴趣制作仪器

研究内容：进行相关的理论研究，选择合适的实验器材，进行实物制作与调试。

实验要求：制作仪器应体现物理思想，有一定的应用价值。

以上五个课题为学生自选题目，根据选题结果结成小组后，由小组共同完成实验课题。学生可以通过网络、图书馆阅读国内外论文等渠道、筛选收集信息，这是一个完全自主的过程，学生根据需要自发学习，锻炼了学生自学能力，同时也激发了学生的兴趣。

开设开发性实验室，规定学生在一定的时间内完成实验课题，相关实验室全天开放，学生随时可以来做实验，通过小组研究讨论制定实验方案完成实验课题。在这个过程中，锻炼了学生自学能力，团结协作能力，逻辑思维能力以及创新精神，这种素质的培养对以后学习和工作生活都是受益终身的。

3、结论

我校作为工科类型的独立学院，一直注重应用性人才的培养。大学物理作为基础性学科，也应立足学生于自主学习能力、动手实践能力、创新能力的培养。因此，物理实验中心在实验教学改革上做了大胆尝试。一方面注重学生的基本实验素质的培养，在此基础上选拔优秀学生因材施教，做探索性实验。

实施探索性实验，教师要有全新的教学理念。教师要从知识的传授者转变为学习的促进者、组织者和指导者。教学行为必须发生转变，教师要学习用研究性学习的态度对待教与学，要加强自身的学习，从“更好地教”转到“为学生更好地学”，从单纯的知识传授转到关心学生的终身发展。

探索性实验还存在一些问题和矛盾，需要我们深思。如何更好利用现代教育技术，充分利用网络资源；如何科学实现网络选课、预习、答疑；如何更好解决师资配置问题；如何引导学生在有效的时间内高效地完成学习任务；如何公正、合理的评价学生实验报告的编写、实验数据结果、实验小论文，进一步促进学生学习物理、做物理实验的积极性，这些问题都亟待解决。教师在教学中起着关键的作用，教师应引导和促进学生在自主、合作与探究的学习过程中实现终身学习的教育目标。

参考文献：

[1] 陆申龙。 开放教学实验室，提高学生创造能力[J]，实验室研究与探索， 1999(6):8-10.

[2] 金恩培。 浅谈美国、加拿大几所大学物理实验教学情况[J], 物理实验， 22(l):45-48.

光电效应实验报告3

关键词LED灯；流明维持寿命；预估方法；影响因素

根据美国能源部关于固态照明灯具中的CALIPER计划中的第13轮的产品检测中，可以看出日新月异的变化出现在LED照明技术中，对于13个SSL固态照明灯具来说，美国市场抽查结果说明，相应的显色指数、色温以及功率因素都能得到不同程度的均衡提高，能够达到平均光效为61lm/W。相比于前三个季度来说，能够使得平均光效增加约为20%。另外，在实际工作中，部分LED灯光的光效能够达到85lm/W，而高光效的LED替代灯也有所出现，其能够达到90以上的高显色指数，以及2700K低色温，能够有光效过超过100lm/W的LED路等产品。

同时，经过相关的美国在2012年的LED替代灯产品的调研中，可以发现，其LED灯的每千流明的价格也在在下降，从2010年到2011年一年的时间基本下降55%左右；对于每流明每瓦（lm/W）光效的价格也已经从一年的时间内下降为44%左右。

在LED照明产品的不断下降的成本价格以及进一步提高的光色电性能来说，尽管存在一定的优势，但是LED照明产品的使用寿命则确实是个问题。寿命的燃点证明对于LED照明产品不太现实，试验方法关于加速寿命测试估算也不成熟，所以，本文主要就LED产品寿命估算问题进行探讨，在基于LED灯能源之星计划，结合相关实验，分析LED灯流明维持寿命的评估方法。

1、LED灯流明维持寿命评估分析

根据相关文献，LED灯温度升高则是由于剩余电能所转换而成的热能，分析工作中的LED灯，往往仅有电能的10%～40%来转化为光能。其中，LED性能对于温度变化具有较为敏感的特性，在不同壳温条件下，根据IES LM-80-08标准提出LES的流明维持测试，基于此方法，通过指数函数来拟合测试方法的测试数据，在指定温度下，LED指定温度下，推算个时间点的流明维持情况。

（1）

在上式中，曲线拟合参数为B和在时间t时平均归一化光通量，t则为小时为单位的时间。

在不同的照明产品中的LED光源中，根据IES LM-80-08标准进行测试，在实际工作中的不同照明系统进行测试的壳温条件存在差异性，则应该根据插值法进行推算，这样就可以得出在其他情况下的流明维持情况。另外，可以在测试数据中选择最大和最小壳温之间任何温度点进行推算其流明维持情况，但是，在不同的驱动电流下的流明维持，还不能进行相关的LED光源的推算。所以，这里评估LED灯或者灯具的流明维持寿命则是利用相应的LED光源的IES LM-80-08的测试报告，要求进行LED光源的流明维持寿命推算的条件则是，应该保证流过相应的LED照明产品中的LED光源的驱动电流必须大于LED光源的测试报告中的驱动电流测试条件。

影响LED照明产品流明维持寿命的主要因素中主要包括驱动器和LED光源，这两者因素有相互影响，其中在LED灯具中表现更为明显，因为，LED灯在较小的器具中继承了驱动器和光源，产品整体的流明维持性能则会受到相互的性能变化和热辐射的影响。结合实际LED灯的特殊要求，整体式的LED灯标准要求，分析如下：一是，LED光源制定测试点的温度和驱动电流都不能大于IES LM-80-08的测试报告中的最大壳温和驱动电流的条件。二是，根据IES LM-80-08的测试报告，且6000小时的流明维持应该至少达到92%；三是，LED灯3000小时的流明维持也不应该小于%。要获得相应的全面认证，还应该完成6000小时的流明维持测试。对于能够上到上述前两天要求，且对于LED灯具中的驱动器使用最大温度不超过驱动器制造商推荐的最大值，则不用提供第三项的测试结果，使得监测认证周期有所缩短。

所以，本文通过实验方法探讨了LED灯流明维持寿命评估方法。

2、实验结果分析

这里采用两组，每组各12个7W车铝球泡灯和12W车铝球泡灯两种类型的LED灯，使用同样型号的LED光源，其中，测试壳温在LED光源的IES LM-80-08的测试报告中，温度分别为：25℃，55℃，85℃，驱动电流则是300mA。

对于两种LED灯样品的光度性能测试和老化测试，其驱动的条件则为AC 220V（60Hz），样品中的LED光源都是采用串联方式，测试结果如表2所示，其中包括两种LED灯样品正常工作LED光源电流IF，LED光源的数量，测试报告中LED光源壳温监测点中所对应的测试点温度Ts等。

其中，在上述两种类型的LED灯样品中，六个灯头朝上，六个灯头朝下，老化测试则是在45℃下进行 测试，另外，根据相应的IES LM-80-08测试标准，划定老化测试过程中的相应的0h，500h， 1000h，2000h，3000h的时间点，每个样品进行光电性能的测量则是根据积分球测试系统，同时，还能够保证样品工作方法和老化测试方向一致。

根据相应的IES TM-21-11的推测方法，再加上LED光源的IES LM-80-08测试报告和实测指定点的温度，以及每个型号的12个样品的在3000h老化后的流明所维持的平均值，能够对于LED灯在指定温度下工作3000h后的流明维持进行推算。从结果分析可以看出，两种型号的LED灯在实测值和推算值的误差在1%之内，非常接近。但是，根据上述规定的能源之星的要求，LED灯3000h后的流明维持数据能够满足，但是，存在流过LED灯光源的电流都大于IES LM-80-08测试报告中的最大驱动电流，还不能满足LED灯能源之星的初始认证条件。所以，还应该进行相应的6000h流明维持测量的试验，才能进行有效判断。

经过上述分析，可以得到，首先，对于这两个型号的LED灯正常稳定工作12W车铝球泡灯和7W车铝球泡灯的流过LED光源的电流分别为254mA和286mA，都小于LED光源所允许的最大正向电流300mA；经过公式，可以对LED光源的结温Tj进行预估，得到这种类型的LED光源的结温分别为℃和℃，都小于LED光源所允许的最大结温110℃。

通过上述分析，可以得到，LED灯样品中的LED光源都能够在厂商所规定的工作条件内，另外，相比于12W车铝球泡灯来说，LED光源在7W车铝球泡灯中工作条件则相对恶劣，所以，样品7W车铝球泡灯的3000h流明维持的数据略小于12W车铝球泡灯样品。另外，相比于TM-21推算结果，两种LED灯的3000h流明维持实测结果都要小一些，相比于12W车铝球泡灯，7W车铝球泡灯推算值和实测值则偏差较大。另外，在TM-21推算方法中，LED的电能主要是转换成热能和光能，这样其中已经考虑相应的LED流明维持寿命的影响。可以通过一定假设，要求对于LED流明维持寿命影响在电应力方面完全为转换成热应力的影响，这要规定在一定的允许驱动电流内。所以，LED驱动器的变化则是造成偏差的主要因素，从上述两种样品的分析中可以看出，在3000h老化过程中，通过光电参数归一化到初始值的相对漂移可以有效证明。

分析在3000h老化过程中的12W车铝球泡灯样品，存在基本同趋势的变化的灯电流和功率，其都趋于稳定，具有恒定的功率因数PF；对于总光通量来说，存在较小的相对漂移，缓慢起伏衰减，光效也是随之缓慢衰减；分析在3000h老化过程中的7W车铝球泡灯样品，其灯功率、电流和PF等都是和12W车铝球泡灯基本一致，这些电参数在进行3000h老化以后都出现比较大的负向漂移，这是因为较大的变化出现在驱动器的性能中，另外，相应的衰减也出现在总光通量中，但是，相比于功率的漂移还小一些，所以，经过3000h老化后的光效还是有一定的提高。

综上所述，两种LED灯样品总光通量存在不同的衰减趋势，此外，相比于LED光源的IES LM-08-80测试报告，也存在不同的衰减趋势。所以，这点可以说明，LED光源和驱动器性能变化则是共同决定了LED灯的流明维持寿命。

3、结语

本文主要针对LED灯流明维持寿命评估方法继续相关研究，研究指出，LED光源和驱动器性能变化则是共同决定了LED灯的流明维持寿命。仅仅通过LED光源IES LM-80-08测试报告中的数据则无法对于LED灯的流明维持寿命进行准确评估，这点也在试验中进行相关验证。

参考文献