电子的最大初动能与入射光的强度
图1光电效应实验原理图3.2光电效应测定普朗克常数
1887年，赫兹在做电磁波的发射与接收的实验中，发现了光电效应现象。1905年爱因斯坦在普朗克能量子假说的基础上提出“光量子”假说，圆满地解释了光电效应，并给出了光电效应方程。约十年后密立根以精确的光电效应实验证实了爱因斯坦的光电效应方程，并精确测出了普朗克常数h （公认值h=6.626075540×10-34J ·s ）。爱因斯坦和密立根因在光电效应方面的杰出贡献，分别于1921年和1923年获得诺贝尔物理奖。
而今光电效应已经广泛地应用于各科技领域，利用光电效应制成的光电元件（如光电管、光电池、光电倍增管等）已成为生产和科研中不可缺少的器件。
【实验目的】
（1）了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。
（2）验证截止电压与入射光频率的正比关系，测量普朗克常数h 。
（3）研究光电管的光电流与其极间电压的关系。
（4）验证光电效应中关于饱和电流与光强的正比关系。
【实验原理】
以一定频率的光照射在金属表面上，有电子从金属表面逸出的现象称为光电效应。把产生光电效应的金属板K 接电源负极，称为光电阴极（光电阴极往往由电子逸出功较小的金属化合物制成，这样就能在较低频率的光照下有光电子逸出）；把另一块金属板A 接电源正极，并把它们一起封装在抽成真空的玻璃壳里就成了光电管。光电管在现代科学技术中，如自动控制、有声电影、电视、以及光讯号测量等领域都有重要的应用。
观察光电效应规律的实验装置如图（1）所
示。在光电阴极K 与阳极A 之间加上电压（称
为极间电压），则K 、A 之间形成电场。平时K 、A 之间绝缘，电路中没有电流通过。当用适当频
率的光照射到光电管阴极K 上，产生的光电子
在电场的作用下向阳极A 迁移，于是回路中就有了流，在电流计上有读数I ，，这个电流值与
无光照射时的电流I g （称为暗电流,由于热电子发射、漏电等原因产生的）之差I ω叫光电流(I ω=I-I g )。本实验所用光电管的暗电流非常小（≤2×10-12A ），可以用回路里的电流I 代替光电流I
ω。
改变改变外加电压U ，测量出光电流I ω的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。
光电效应有如下实验的规律：
（1）饱和电流I ω0：光强一定时，光电流随着极间电压的增大而增大，并趋于一个饱和值I ω0，对不同的光强，I ω0与入射光的强度P 成正比。
（2）截止电压U 0：当光电管两端加反向电压时，光电流迅速减小，但不立即降为零，直至反向电压达到U 0时，光电流为零，U 0称为截止电压。这表明此时静电场力对光电子所做的功等于光电子的最大初动能：
（1）
2021mu eU 0=
实验表明，截止电压U 0与入射光的强度P 无关（如图2所示），只与入射光的频率ν有关。即光电子的最大初动能与入射光的强度P 无关，只与入射光的频率ν有关。
（3）红限频率：改变入射光频率ν时截止电压U 0随之改变，（如图3所示），且U 0与ν成线性关系（如图4所示）。实验表明，无论光多么强，只有当入射光频率ν大于ν0时才能发生光电效应，ν0称为红限频率。对于不同的金属阴极ν0的值也不同。
（4）光电效应是瞬时效应：即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于ν0，一经光线照射，就立刻产生光电流，驰豫时间﹤10－9秒。
上述光电效应的实验规律是麦克斯韦的经典电磁理论无法解释的。爱因斯坦光量子假说成功地解释
了这些规律。假设光是由能量h ν的粒子（称为光子）组成的，其中h 为普朗克常量，实验确定的数值为：
=(6.62607554±0.00000052)×10-34J
h 当光束照射在金属上时，光子一个个地打在金属上面，金属中的电子要么不吸收能量，要么就吸收一个光子的全部能量h ν。只有当这能量大于电子摆脱金属表面约束所需要的逸出功W 时，电子才会以一定的初动能逸出金属表面。根据能量守恒有
（2）
W mu 21h 20+=ν式（2）称为爱因斯坦方程。将（1）式代入（2）式，并知，则爱因斯坦光电效应方0h /W νν=≥程可改写为
0h eU h νν+=即（3）
)(00e h U νν?=（3）式表明了U 0与ν成线性关系，由直线斜率可求h ，由截距可求ν0。这正是密立根验证爱因斯坦光电效应方程的实验思想。
【实验仪器】
滤色片5组：中心波长365.0，404.7，435.8，546.1，578.0nm ；ZKY-GD-4智能光电效应（普朗克常数）实验仪。
1汞灯电源2汞灯3滤色片4光阑
5光电管6基座7实验仪
图2频率ν一定，不同光强
下的U AK -I 曲线图3不同频率ν的U AK -I 曲线图4截止电压U 0与入射光频率ν的关系
U AK -I 曲线图5仪器结构图
GD-4型智能光电效应（普朗克常数）实验仪由两部份组成，仪器结构如图5所示：
1．光电检测装置包括：光电管暗箱GDX-1，高压汞灯灯箱GDX-2；高压汞灯电源GDX-3和实验基准平台GDX-4。
2．实验主机为GD-4型光电效应（普朗克常数）实验仪。
【实验内容与步骤】
1．测试前准备：
（1）连线：用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端（后面板上）连接起来（红—红，兰—兰）。
（2）调整光电管与汞灯距离为400mm并保持不变。
（3）将实验仪及汞灯电源接通（注意：将汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上），预热20分钟。开机后，实验仪进入系统调零状态，，前面板显示如下：
a.电压指示为“----”；
b.电流指示为零偏电流值；
c.截止电压测试灯亮；
d.手动测试灯亮。
若要动态显示采集曲线，需将实验仪的“信号输出”端口接至示波器的“Y”输入端，“同步输出”端口接至示波器的“外触发”输入端。示波器“触发源”开关拨至“外”，“Y衰减”旋钮拨至约“1V/格”，“扫描时间”旋钮拨至约“20μs/格”。此时示波器将用轮流扫描的方式显示5个存储区中存储的曲线，横轴代表电压U0，纵轴代表电流Iω。
2．测试截止电压：
由于本实验仪器的电流放大器灵敏度高，稳定性好；光电管阳极反向电流，暗电流水平也较低。在测量各谱线的截止电压U0时，可采用零电流法，即直接将各谱线照射下测得的电流为零时对应的电压U的绝对值作为截止电压U0。
测量要求：实验仪在截止电压测试状态；手动测量；“电流量程”置10-13A；光阑Ф=4mm；光电管与汞灯距离为r=400mm。
（1）实验仪调零：旋转“调零”旋钮使电流指示为000.0，然后用高频匹配电缆将光电管暗箱电流输出端K与实验仪微电流输入端（后面板上）连接起来，按“调零确认/系统清零”键，系统进入测试状态。
（2）取去光电管暗箱遮光盖，将光阑及滤色片（365.0nm，404.7nm，435.8nm，546.1nm，577.0nm）装在光电管暗箱光输入口上，再打开汞灯遮光盖，此时电压表显示U的值，单位为伏；电流表显示与U0对应的电流值Iω，单位为所选择的“电流量程”。
（3）调节电压观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的U，即为此时的截止电压U0值，记录数据，完成表格一。
3．测光电管的伏安特性曲线：
测量要求：实验仪在伏安特性测试状态；“电流量程”置10-10A档；滤色片波长λ=546.1nm；光阑Ф=4mm；光电管与汞灯距离为r1=350mm，r2=400mm。
（1）实验仪重新调零后接光电流输入线。
（2）测量r1=350mm的伏安特性曲线，要求自动测量。
自动测量方法：
①按“手动/自动”键，则仪器进入自动测试状态，“溢出/起止电压设置指示”灯闪烁。
②设定光电管扫描电压起始、终止值：进行自动测试时，实验仪自动提供一个默认的光电管扫描起始、终止电压：-1V～35V，扫描步长1V。此时，区﹤2﹥是自动扫描起始电压设置指示区；﹤3﹥是自动扫描终止电压设置指示区。（如果需要修改，用“电压调节”键↑/↓,←/→可完成光电管扫描起始、终止电压的具体设定。）
③启动自动测试：确定自动测试状态设置正确后，按下相应的存贮区按键，经30秒倒计时自动测试开始，测试数据存贮在对应的存贮区内。且从面板电流指示区（区<2>），测试电压指示区（区<3>），
可观察光电流与扫描电压相关变化情况。
④查询数据：自动测试过程正常结束后，区<11>的查询灯亮。所有按键都被再次开启工作。按下相应存贮区的按键，用“电压调节”键改变电源电压指示值，就可得到对应的光电流值的大小，该数值显示于区<2>的电流指示表上。在草稿上记录数据。
⑤结束查询：按灭“查询”键，实验仪回到自动测试的电压设置状态。按下“手动/自动”键至手动测试状态，实验仪进入手动测试状态，自动退出查询过程。
⑥分析测量数据，从中选择16个电压值（V=-1V 和V=0V 必选）及相应的光电流值记入表格二。注意：在自动测试过程中，为避免面板按键误操作，导致自动测试失败，面板上除“手动/自动”按键外的所有按键都被屏蔽禁止。在自动测试过程中，若要中断自动测试过程，只要按下“手动/自动”键，手动测试指示灯亮，实验仪就回复到手动测试状态。所有按键都被再次开启工作。
（3）测量r 2=400mm 的伏安特性曲线，要求手动测量。
①按“手动/自动”键将实验仪切换至手动测量模式。
②分析自动测试数据，确定合适的电压测量点，要求：电压值从-1V 开始，共选择16个电压测量点（v=-1V 和v=0V 必选）。
③按“电压调节”键调节电压，使电压由-1V 开始逐渐升高，记录每个电压测量点下的光电流值，完成表格三。
4．观察入射光频率ν一定时，光电管的饱和光电流I ω0与光强P 的关系
测量要求：实验仪在伏安特性测试状态；手动测试；“电流量程”置10-10A 档；滤色片波长λ=405nm 或436nm ；光阑Ф=4mm 。
（1）按要求选定光阑及一个滤色片装在光电管暗箱光输入口上，再打开汞灯遮光盖。
（2）将电压U AK 调至50V 且保持不变，改变光电管与汞灯的距离r （从300mm 至400mm,每次改变20mm ，共测量六个点），记录各个距离下的饱和电流值，完成表格四。
0I ω实验完毕后，切断电源整理好仪器。
【数据记录】
1．测量截止电压：
表一：Φ=4mm r=400mm
2．测量光电管的伏安特性曲线：表二：λ=546.0nm Ф=4mm
r 2=350mm 表三：λ=546.0nm
Ф=4mm r 1=400mm 3．一定时，I ω0与P 的关系：
ν表四：U AK =50V Ф=4mm
λ=
U AK （V ）
（×10-10A ）
AK （V ）
（×10-10A ）
U AK （V ）
（×10-10A ）
AK （V ）
（×10-10A ）
r （mm ）波长λi (nm)
365.0404.7435.8546.1577.0频率νi (×1014Hz)
8.2147.408 6.879 5.490 5.196
截止电压U 0i (V)
【数据处理】
1.由表一的实验数据，绘制U 0—ν曲线，并用最小二乘法处理数据，得出r=400mm 的U 0—ν直线的斜率K ，然后计算出普朗克常数，并与h 的公认值h 0进行比较求出相对误差。
计算：e=1.602×10-19C ；h 0=6.626×10-34J ·S =2200)(U U k ν
ννν????=ek
h ==×?=%100h h h E 0
0（2）根据表二、三的数据，绘制546.1nm 的滤光片的两条伏安特性曲线。
（3）分析表四的实验结果，说明饱和光电流I ω0与光强P 的关系。
【注意事项】
（1）实验仪和汞灯须要充分预热后才能正常工作。
（2）汞灯要求在冷却时启动，否则影响汞灯寿命，故不准学生擅自开关电源。
（3）强光长时间照射光电管阴极及两极间长时间加高电压会缩短光电管的寿命。因此，
实验中更换滤光片时应先把汞灯的出光孔盖上，而且在每步实验完毕后用遮光罩盖住光电管暗合进光口。测量光电管的伏安特性和光电特性后，尽快将电压调低。
（4）当实验仪开机或变换电流量程时，均需对实验仪进行调零（注意：每次调零时应
将光电管暗箱电流输出端K 与实验仪微电流输入端断开）。
（5）更换滤光片时注意不要弄脏滤光片，或使用前用镜头纸认真揩拭以保证滤光片有
良好的透光性能。滤光片更要平整地放入套架，以消除不必要的折射光带来的实验误差。
（6）实验结束后，将光电管暗箱电流输出端与实验仪微电流输入端断开。
【思考题】
（1）光电效应法测量普朗克常量的依据是什么？
（2）加在光电管两端电压为零时，光电流I ω为何不为零？
（3）光电子的最的初动能与入射光的频率由什么关系？与我们实验中测得的截止电压
有何关系?
（4）实验内容4中测量I ω0与P 关系时，为何设U AK =50V ？
（5）从截止电压与入射光频率的关系曲线，能确定阴极材料的逸出功吗？
0U ν【参考文献】
（1）赵凯华、罗蔚茵《新概念物理教程——量子物理》高等教育出版社。
（2）滕道祥《大学物理实验》北京理工大学出版社。
【附录】
光电效应（普朗克常数）实验仪简介
光电效应（普朗克常数）实验仪包含有微电流放大器和扫描电压源发生器两部份组成的整体仪器。有手动和自动两种工作模式，具有数据自动采集，存储，实时显示采集数据，动态显示采集曲线（连接普通示波器，可同时显示5个存储区中存储的曲线），及采集完成后查询数据的功能。
光电效应（普朗克常数）实验仪前面板如图（6）所示，以功能划分为12个区：
区〈1〉是电流量程调节旋钮及其指示；
区〈2〉是复用区，用于电流指示和自动扫描起始电压设置指示复用：
当实验仪处于测试状态或查询状态时，区〈2〉是电流指示区；
当实验仪处于设置自动扫描电压时，区〈2〉是自动扫描起始电压设置指示区；
四位七段数码管指示电流或电压值；I ω0(×10-10A)
区〈3〉是复用区，用于电压指示、自动扫描终止电压设置指示和调零状态指示复用：
当实验仪处于测试状态或查询状态时，区〈3〉是电压指示区；当实验仪处于设置自动扫描电压时，区〈3〉是自动扫描终止电压设置指示区；
当实验仪处于调零状态时，区〈3〉是调零状态指示区,显示“----”。
四位七段数码管指示电压值；
图6光电效应（普朗克常数）实验仪前面板
区〈4〉是实验类型选择区：
当绿灯亮时，实验仪选择伏安特性测试实验。此时，电压调节范围：-1～+50V 。手动调节，电压最小改变量为0.5V ，自动测量时扫描步长为1V ，示值精度≤5%。
当红灯亮时，实验仪选择截止电压测试实验。此时，电压调节范围：0～-2V 。手动调节电压最小改变量为2mV ，自动扫描步长为4mV ，示值精度≤1%。
区〈5〉是调零状态区，用于系统调零：
区〈6〉、〈8〉是示波器连接区：区〈6〉、区〈8〉可将信号送示波器显示；
区〈7〉是存贮区选择区：
通过按键选择存贮区；
区〈9〉是复用区，用于调零确认和系统清零：
当实验仪处于调零状态时，按下此键则跳出调零状态；
当实验仪处于测试状态或查询状态时，按下此键则系统清零，重新启动，并进入调零状态；区〈10〉是电压调节区：
通过按键调节电压。→、←键用于选择调节位，↑、↓键用于调节值的大小。
区〈11〉是工作状态指示选择区：
用于选择及指示实验仪工作状态，详细说明见相关操作说明；
通信指示灯指示实验仪与计算机的通信状态；
区〈12
〉是电源开关；
简易光照强度检测仪设计
光照强度测试电路 设计报告 学院：物理与信息技术学院 班级：2011级电子科学与技术班 成员：杨万宗
光照强度测试电路设计报告 引言 随着时代的进步和发展，传感器技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。传感器是将感受的物理量、化学量等信息，按一定规律转换成便于测量和传输的信号的装置。 本设计题目是光敏电阻测量光照强度，用光照的强弱来改变光敏电阻的阻值大小，从而使输出电压值改变，通过测量输出电压值的大小就可以间接的测量光照的强度了。光照强度自动检测电路可以自动检测光照强度的强弱并显示给人们知道此时光照强度的强弱。该电路还可以设定光照强度的范围，一旦超出此范围该电路系统可以发出警报通知（红灯亮）或直接采取措施使光照强度限定在此范围内。人们可以通过看此电路装置的显示了解现在的光照状态，做合理的光照调节。该设计可分为三部分：即光照采集检测部分、光照强度信号处理部分、光照强度显示部分。还可加上报警部分（蜂蜜器）。对于光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件，它可以完成从光的强弱到电阻值变化的信号转换，本设计电路各个部分电路的设计原理及功能都能实现，要求对各种基本的电子元器件，光敏电阻、电阻、二极管、电压比较器等熟悉，掌握Proteus 仿真软件，本设计具有有线路简单、结构紧凑、成本低等特点。 一、设计的基本思路和系统特点 光敏电阻的阻值随光照强度的不同而改变，当光照强度增强时，光敏电阻的阻值减小，光敏电阻所在支路的电流减小；反之，当光照强度减弱时，光敏电阻额阻值增大，所在支路的电流增大。 电压比较器一般有两个输入端，一个输出端，通过对输入端的两个电压进行比较，根据两个输入电压的大小关系经电压比较器运行后输出相对应的电压值。 发光二极管是能将电信号转化为光信号的电路元件，当二极管正接时，二极管会发光；若二极管反接，则不会发光。 在电压比较器的输入端利用光敏电阻调节输入电压的大小（不同光照强度时得到的输入电压会不同），与参考电压比较，通过电压比较器时在输出端就会得到不同的电压，而后用发光二极管进行测试，根据发光二极管是否发光判断光照强度的强弱。 二、电路工作原理和工作过程说明 1、工作原理：
光电效应与康普顿效应比较
光电效应与康普顿效应的比较 周嘉夫 （天水师范学院物理与信息科学学院，甘肃天水741001） 摘要: 光电效应和康普顿效应是光的粒子性的两个重要证据，通过对两效应实验规律的比较及产生条件的分析，论述两效应之间存在的本质差异，进一步说明光电效应和康普效应虽然都是光子与原子的作用过程，但产生条件和现象却是根本不同的。 关键词:光电效应康普顿效应光子散射电子自由电子差异能量作用比较 The Comparison of Photoelectric Effect and Konpton Effect Zhou Jiafu ( School of Physics and Information Science, Tianshui Normal university, 741001) Abstract:Photoelectric effect and Compton effect is the particle nature of light are two important evidence. Effect of the two experiments and production of comparative law analysis of the conditions discussed between the two effects of differences in the photoelectric effect and further Compton Effect Although they are both the role of photon and atom, but phenomena arising from the conditions and it is step-by-step with the fundamental. Key words:Scattering, Electron, PhotoelectricEffect, Konpton Effec,Free Electron，Photon，Function，Energy，Comparison
光电子能谱分析法基本原理
第十四章 X-射线光电子能谱法 14．1 引言 X-射线光电子谱仪（X-ray Photoelectron Spectroscopy，简称为XPS），经常又被称为化学分析用电子谱（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis，简称为ESCA），是一种最主要的表面分析工具。自19世纪60年代第一台商品化的仪器开始，已经成为许多材料实验室的必不可少的成熟的表征工具。XPS发展到今天，除了常规XPS外，还出现了包含有Mono XPS (Monochromated XPS, 单色化XPS，X射线源已从原来的激发能固定的射线源发展到利用同步辐射获得X射线能量单色化并连续可调的激发源), SAXPS ( Small Area XPS or Selected Area XPS, 小面积或选区XPS，X射线的束斑直径微型化到6μm) 和iXPS（imaging XPS, 成像XPS）的现代XPS。目前，世界首台能量分辨率优于1毫电子伏特的超高分辨光电子能谱仪（通常能量分辨率低于1毫电子伏特）在中日科学家的共同努力下已经研制成功，可以观察到化合物的超导电子态。现代XPS拓展了XPS的内容和应用。 XPS是当代谱学领域中最活跃的分支之一，它除了可以根据测得的电子结合能确定样品的化学成份外，XPS最重要的应用在于确定元素的化合状态。XPS可以分析导体、半导体甚至绝缘体表面的价态，这也是XPS的一大特色，是区别于其它表面分析方法的主要特点。此外，配合离子束剥离技术和变角XPS技术，还可以进行薄膜材料的深度分析和界面分析。XPS表面分析的优点和特点可以总结如下： ⑴固体样品用量小，不需要进行样品前处理，从而避免引入或丢失元素所造成的错误分析 ⑵表面灵敏度高，一般信息采样深度小于10nm ⑶分析速度快，可多元素同时测定 ⑷可以给出原子序数3-92的元素信息，以获得元素成分分析 ⑸可以给出元素化学态信息，进而可以分析出元素的化学态或官能团 ⑹样品不受导体、半导体、绝缘体的限制等 ⑺是非破坏性分析方法。结合离子溅射，可作深度剖析 目前，XPS主要用于金属、无机材料、催化剂、聚合物、涂层材料、纳米材料、矿石等各种材料的研究，以及腐蚀、摩擦、润滑、粘接、催化、包覆、氧化等过程的研究，也可以用于机械零件及电子元器件的失效分析，材料表面污染物分析等。 14.2 基本原理 XPS方法的理论基础是爱因斯坦光电定律。用一束具有一定能量的X射线照射固体样品，入射光子与样品相互作用，光子被吸收而将其能量转移给原子的某一壳层上被束缚的电子，此时电子把所得能量的一部分用来克服结合能和功函数，余下的能量作为它的动能而发射出来，成为光电子，这个过程就是光电效应。 该过程可用下式表示: hγ=E k+E b+E r（14.1） 式中: hγ：X光子的能量（h为普朗克常数，γ为光的频率）；
射线光电子能谱分析
射线光电子能谱分析 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
X射线光电子能谱分析 一、固体表面的分析 固体不同于气体、液体，不具有流动性，在一定应力的作用下也不会发生明显的形状改变。固体的表面也与液体表面不同，不存在理想的平滑表面。固体表面厚度定义为5倍于原子或分子的直径：对于原子结构的固体物质，铁、硅，表面约为1 nm；对于分子结构的固体物质，如聚合物，其表面是5倍单体的厚度，约为5～10 nm；实际测样中，有时指1个或几个原子层，有时指厚度达微米级的表层。 大多数固体表面，在组分上或结构上都是和体内不一样的。（1）组分不同。对很多合金，某些元素会在表面富集，称为表面偏析或分凝，掺杂生长的晶体也有这种现象。Cu－Ni合金中，在表面20个原子层中Cu的含量是体内的5倍。表面还可以吸附外界的原子，而这些外来原子与体内不同，不仅能在表面形成吸附层，还可以在表面生成化合物。（2）表面的排列与体内不同。晶体中的原子处于有规律的周期性排列状态，而在表面这种周期突然中断，表面出现重构和驰豫现象。重构指的是表面最外层原子的排列与体内不同。而驰豫指的是表面原子所处的力场与体内原子不同，因此表面原子会发生相对于正常位置的上移或下移，以此来降低体系能量的现象。晶体表面原子周期性的突然中断还会使表面出现各种缺陷，例如台阶、弯折、重位、凸沿等等，而这些缺陷往往是吸附活性点，对催化等非常重要。（3）表面的电子结构与体内原子结构不同。每个原子/离子在体内的都是有规律地排布，从空间上讲是电子处于一种平衡状态，而表面原子从空间分布上至少是缺一个方向的平衡（面、棱、角），电子云的分布也不相同。因此，表面的原子比体内原子活性更大。 由于表面和体内具有上述不同之点，使得表面许多物理、化学性质，如光学、电学、磁学、热学、机械、化学活动性等性质与体内不同。对于表面的这些性质的研究能揭露一些表面现象的本质。例如催化与表面吸附层和表面原子结构的关系等。其他还有表面钝化、活化、腐蚀、脆性、发光等现象，因此对“表面”的研究，不仅是一种基础理论工作，而且其潜在的实际应用价值也很大。 由于被分析的深度和侧向范围是如此浅薄和细微，被检测信号来自极小的采样体积，信息强度十分微弱，重复性差，对分析系统的灵敏度要求也很高。所以，直到六十年代前后，随着超高真空和电子技术的突破，才使表面分析技术迅速发展起来。
光照强度测量仪1
1.题义分析及解决方案 设计一个简易的光照强度测量仪，由光照强度产生的模拟电压信号转换为数字信号，然后转换为照度（单位是勒克斯）显示在LED上； 校准照度测量器：在一定的光强度下，产生200数字量的电压，以此对应关系（照度—电压）将其它光强度转换为勒克斯值，显示在LED上。 1.1题义需求分析 1.1.1 光照强度测量仪的概念 通过使用某测量仪来测量某光照的强度，这种仪器就称为光照强度测量仪。仪器使用时先将某待测光源直接照射在测量仪的光照接收口（实验中为光敏电阻表面），然后在测量仪的可视化界面（实验中为LED）中观察结果值。 光照强度的国际单位（SI）为勒克斯，又称米烛光。1流明的光通量均匀分布在1平方米面积上的照度，就是一勒克斯。可以标作勒［克斯］，简称勒。英为lux，简作lx。勒克斯是引出单位，由流明(lm)引出。流明则由标准单位烛光(cd)引出。 1.1.2光照强度测量仪的工作原理 测量仪主要根据光敏电阻的特性制作的。光敏电阻值随受到的光照强度的变化而变化（光照强度越大，电阻值越小）。将光敏电阻接入电路中，不同光照强度导致光敏电阻值变化，于是光敏电阻上的电压发生变化，导致电路的输出电压也相应变化。根据电压-光照度函数关系，由电压计算得到光照强度值，然后以可视化界面形式输出，供用户查看结果。 1.1.3从计算机角度解决问题 计算机通过PCI线与实验箱上的ES-PCI模块相连，充分利用实验箱上的各个模块完成，有：A3(片选)、B2(时钟)、B4(8255)、D3(光敏电阻)、G4(ADC0809)、G5(LED)以及ES-PCI。通过导线正确连接好电路。使用时光源直接照射在光敏电阻表面，结果（光照强度）显示在LED上。 1.1.4根据设计内容要求可知： 光敏电阻的特性：光敏电阻随受到的光照强度的变化电阻值发生变化，光照强度越强电阻越小，在分压电路中获得电压越低。 根据这一特性，结合光照强度和输出的模拟电压之间的关系，可以得到某一光强度下的对应的模拟电压。将模拟电压通过AD转化器转换为数字电压，以便于计算机处理。然后再将数字电压转换成光照度。 使用STAR ES598PCI单板开发机设计一个应用接口芯片作为八个七段LED 数码管的输入口，接口可以使用8255A或8279。 编写程序实现八个LED数码管显示光照度值，该值为（根据采样得到的模拟电压转换得到的）数字电压对应的光照强度。 1.2.解决问题方法及思路 1.2.1硬件部分 程序设计中用到的硬件是光敏电阻、ADC0809、8255A和七段LED数码管。 提出问题：
BH1750数字光强度测试仪设计LCD1602显示+51单片机C语言程序
//*************************************** // BH1750FVI IIC测试程序 // 使用单片机STC89C51 // 晶振：11.0592M // 显示：LCD1602 // 作者：dice szj QQ:15023134 // 编译环境Keil uVision2 //**************************************** #include
射线光电子能谱分析
X射线光电子能谱分析 一、固体表面的分析 固体不同于气体、液体，不具有流动性，在一定应力的作用下也不会发生明显的形状改变。固体的表面也与液体表面不同，不存在理想的平滑表面。固体表面厚度定义为5倍于原子或分子的直径：对于原子结构的固体物质，铁、硅，表面约为1 nm；对于分子结构的固体物质，如聚合物，其表面是5倍单体的厚度，约为5～10 nm；实际测样中，有时指1个或几个原子层，有时指厚度达微米级的表层。 大多数固体表面，在组分上或结构上都是和体内不一样的。（1）组分不同。对很多合金，某些元素会在表面富集，称为表面偏析或分凝，掺杂生长的晶体也有这种现象。Cu－Ni合金中，在表面20个原子层中Cu的含量是体内的5倍。表面还可以吸附外界的原子，而这些外来原子与体内不同，不仅能在表面形成吸附层，还可以在表面生成化合物。（2）表面的排列与体内不同。晶体中的原子处于有规律的周期性排列状态，而在表面这种周期突然中断，表面出现重构和驰豫现象。重构指的是表面最外层原子的排列与体内不同。而驰豫指的是表面原子所处的力场与体内原子不同，因此表面原子会发生相对于正常位置的上移或下移，以此来降低体系能量的现象。晶体表面原子周期性的突然中断还会使表面出现各种缺陷，例如台阶、弯折、重位、凸沿等等，而这些缺陷往往是吸附活性点，对催化等非常重要。（3）表面的电子结构与体内原子结构不同。每个原子/离子在体内的都是有规律地排布，从空间上讲是电子处于一种平衡状态，而表面原子从空间分布上至少是缺一个方向的平衡（面、棱、角），电子云的分布也不相同。因此，表面的原子比体内原子活性更大。 由于表面和体内具有上述不同之点，使得表面许多物理、化学性质，如光学、电学、磁学、热学、机械、化学活动性等性质与体内不同。对于表面的这些性质的研究能揭露一些表面现象的本质。例如催化与表面吸附层和表面原子结构的关系等。其他还有表面钝化、活化、腐蚀、脆性、发光等现象，因此对“表面”的研究，不仅是一种基础理论工作，而且其潜在的实际应用价值也很大。 由于被分析的深度和侧向范围是如此浅薄和细微，被检测信号来自极小的采样体积，信息强度十分微弱，重复性差，对分析系统的灵敏度要求也很高。所以，直到六十年代前后，随着超高真空和电子技术的突破，才使表面分析技术迅速发展起来。 用一束“粒子” 作为探针来探测样品表面，探针可以是电子、离子、光子、中性粒子、电场、磁场、热或声波，在探针作用下，从样品表面发射或散射粒子或波，它们可以是电子、离子、光子、中性粒子、电场、磁场、热或声波。检测
电子综合实验实验报告(光照强度检测仪)
电子电路实验3 综合设计总结报告 题目：数字式光照强度检测仪的 设计实现 班级：20110824 学号：2011082427 姓名：张希希 成绩： 日期：
一、摘要 本实验中采用光敏电阻为光传感器，利用光敏电阻的光照特性完成光强的检测。具体方法是将两路光敏电阻支路并联接入电路中，其中一路串接一固定电阻，另外一路分别串接电位器，利用光敏电阻值随光照强度变化的特性，使得电路的输出电压而变化。根据这一特性，结合光照强度和输出模拟电压之间的关系，分别对两路电压值进行采集得到某一光强度下对应的模拟电压，将模拟电压通过ADC0804模数转换器转换为数字电压，通过译码器使两位数码管将光强值显示出来，相应地控制点亮对应的小数点以显示光强的方位。 通过硬件的焊接、静态和动态调试，作品最终很好地实现了实验任务和要求，在近似无光照时数码管显示为0，正常工作时能检测两个不同方位的光强并通过两位数码管将最大数值显示出来，而两个小数点的不同组合显示对应方位。 关键词：光照强度；检测仪；设计实现 二、设计任务 2.1 设计选题 选题十三：数字式光照强度检测仪的设计实现 2.2 设计任务要求 用数码管显示光照强度；设置多个不同方向的光敏电阻，通过比较不同方向测得的光强数值判断光照方位，在数码管上显示其方位；将获得的电信号转换成光照强度单位下的数值，并用数码管显示，误差范围为±3LUX（以白天室内日光灯的光照强度为标准定义为100LUX）；要求在黑暗中显示00（十六进制），室内光最大显示63（十六进制），用小数点显示光照方向。 1、光照传感器采用光敏电阻； 2、光强值显示采用数码管； 3、通过比较器实现光强方向的判断，若左侧光强大则数码管小数点亮，若右侧光强大则数码管小数全灭； 4、误差范围为±3LUX，数模转换器建议选用8位并行转换器件； 5、在无光照（即光敏电阻完全盖住）时，光强值显示为0； 6、在正午（即中午12点）室内日光灯开启时，光强值显示为63（十六进
中国民航大学2017年硕士研究生《飞机结构与强度》考试大纲
中国民航大学2017年硕士研究生《飞机结构与强度》考试大纲（原科目名称为《飞机结构力学》代码821） 科目代码：821 适用专业：见当年招生专业目录 一、课程简介 “飞机结构与强度”课程旨在重点培养学生的综合分析问题、解决问题的能力和工程应用能力，使学生为专业课学习做好扎实宽厚的理论准备，同时也为毕业生从事民航领域飞机结构维护和深度维修等工作或继续深造提供必要的理论基础。 “飞机结构与强度”课程包括飞机结构力学和飞机结构强度两方面的教学内容。 飞机结构力学从力学的角度来讲授飞机结构的组成规律，飞机结构在载荷作用下的强度、刚度、稳定性的计算方法，并为飞机结构的受力分析和强度计算提供必要的基础理论知识。要求学生能够正确运用所学知识进行飞机结构强度、刚度、稳定性分析计算。 飞机结构强度通过学生对飞机结构在使用中承受的载荷、载荷传递路线及飞机结构在载荷作用下的强度、刚度、稳定性等力学性能的系统学习，使学生掌握有关飞机结构强度计算的基本概念、飞机结构的传力分析、飞机结构在载荷作用下、内力计算的基本原理和基本方法、以及飞机构件的破坏形式和强度校核方法。 二、课程内容 第1章绪论 1.1飞机结构与强度的任务 1.2飞机结构形式的发展 1.3飞机结构力学的研究对象 1.4飞机结构力学研究的基本原则和基本假设重点：典型飞机结构元件的功用难点：飞机结构的计算模型 第2章能量原理基础 2.1弹性力学问题及基本方程 2.2功和能的概念 2.3广义力和广义位移 2.4虚功原理 2.5余虚功原理 2.6叠加原理和位移互等定理重点：广义力和广义位移难点：余虚功原理，功和能的计算 第3章结构组成分析 3.1结构组成分析的任务 3.2结构组成分析方法 3.3桁架结构的组成 3.4刚架结构的组成 3.5薄壁结构的组成重点：常见飞机结构系统的几何组成分析 第4章静定结构内力与变形 4.1静定结构的特性 4.2静定杆系结构内力 4.3静定薄壁结构内力 4.4计算结构变形的意义 4.5单位载荷法重点：静定结构内力计算的基本原理和基本方法，静定结构变形计算的单位载荷法
电子的最大初动能与入射光的强度
图1光电效应实验原理图3.2光电效应测定普朗克常数 1887年，赫兹在做电磁波的发射与接收的实验中，发现了光电效应现象。1905年爱因斯坦在普朗克能量子假说的基础上提出“光量子”假说，圆满地解释了光电效应，并给出了光电效应方程。约十年后密立根以精确的光电效应实验证实了爱因斯坦的光电效应方程，并精确测出了普朗克常数h （公认值h=6.626075540×10-34J ·s ）。爱因斯坦和密立根因在光电效应方面的杰出贡献，分别于1921年和1923年获得诺贝尔物理奖。 而今光电效应已经广泛地应用于各科技领域，利用光电效应制成的光电元件（如光电管、光电池、光电倍增管等）已成为生产和科研中不可缺少的器件。 【实验目的】 （1）了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。 （2）验证截止电压与入射光频率的正比关系，测量普朗克常数h 。 （3）研究光电管的光电流与其极间电压的关系。 （4）验证光电效应中关于饱和电流与光强的正比关系。 【实验原理】 以一定频率的光照射在金属表面上，有电子从金属表面逸出的现象称为光电效应。把产生光电效应的金属板K 接电源负极，称为光电阴极（光电阴极往往由电子逸出功较小的金属化合物制成，这样就能在较低频率的光照下有光电子逸出）；把另一块金属板A 接电源正极，并把它们一起封装在抽成真空的玻璃壳里就成了光电管。光电管在现代科学技术中，如自动控制、有声电影、电视、以及光讯号测量等领域都有重要的应用。 观察光电效应规律的实验装置如图（1）所 示。在光电阴极K 与阳极A 之间加上电压（称 为极间电压），则K 、A 之间形成电场。平时K 、A 之间绝缘，电路中没有电流通过。当用适当频 率的光照射到光电管阴极K 上，产生的光电子 在电场的作用下向阳极A 迁移，于是回路中就有了流，在电流计上有读数I ，，这个电流值与 无光照射时的电流I g （称为暗电流,由于热电子发射、漏电等原因产生的）之差I ω叫光电流(I ω=I-I g )。本实验所用光电管的暗电流非常小（≤2×10-12A ），可以用回路里的电流I 代替光电流I ω。 改变改变外加电压U ，测量出光电流I ω的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。 光电效应有如下实验的规律： （1）饱和电流I ω0：光强一定时，光电流随着极间电压的增大而增大，并趋于一个饱和值I ω0，对不同的光强，I ω0与入射光的强度P 成正比。 （2）截止电压U 0：当光电管两端加反向电压时，光电流迅速减小，但不立即降为零，直至反向电压达到U 0时，光电流为零，U 0称为截止电压。这表明此时静电场力对光电子所做的功等于光电子的最大初动能： （1） 2021mu eU 0=
基于51单片机的光照强度检测报告
课程设计报告 课程名称：智能仪器课程设计 题目：基于51单片机的光照强度
摘要 光敏电阻测光强度系统，该系统可以自动检测光照强度的强弱并显示让人们知道此时光照强度的强弱。人们可以通过看此装置的显示了解现在的光照状态，做合理的光照调节。该设计可分为三部分：即光照检测部分、信号处理部分、光强显示部分。还可加上照明部分。对于光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件，它可以完成从光强到电阻值的信号转换，再把电阻值转换为电信号就可以作为系统的输入信号。对输入信号处理后，就可以用来显示了。对于显示部分可利用数码管来显示，不同的光强对应于不同的数值，就能简单的显示出不同的光强了。本设计就是由单片机STC89C52RC芯片，AD采集模块，运算放大，和1602液晶为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机光照强度检测系统。该光照强度检测系统可以通过检测光照强度，使得光照在低于一定强度的时候让照明灯亮，是一种常用的测试仪器，它可以用在需要照明的各个地方，根据灯光的强弱，自动控制照明灯的开关，有力地节约了电力资源。 关键词：51单片机，，LM358，ADC0809,1602液晶，光敏电阻
目录 一、设计任务、要求 (3) 1.1 设计任务： (3) 1.2 设计要求： (3) 二、方案总体设计 (4) 2.1 方案一： (4) 2.2 方案二： (4) 2.3系统采用方案 (4) 三、硬件设计 (6) 3.1 单片机最小系统 (6) 3.2 液晶显示模块 (6) 3.3 系统电源 (7) 3.4 整体电路 (8) 四、软件设计 (10) 4.1 keil软件介绍 (10) 4.2程序流程图 (10) 五、仿真与实现 (12) 5.1 proteus软件介绍 (12) 5.2 仿真过程 (12) 5.3 实物制作与调试 (14) 5.4 使用说明 (16) 六、总结 (17) 6.1设计总结： (17) 6.2经验总结： (18) 七、参考文献 (19)
量子物理习题解答
量子物理习题解答 习题17—1 用频率为1ν的单色光照射某一金属时，测得光电子的最大初动能为E k 1；用频率为2ν的单色光照射另一种金属时，测得光电子的最大初动能为E k 2。那么［ ］ (A) 1ν一定大于2ν。 (B) 1ν一定小于2ν。 (C) 1ν一定等于2ν。 (D) 1ν可能大于也可能小于2ν。 解：根据光电效应方程，光电子的最大初动能为 A h E k -=ν 由此式可以看出，E k 不仅与入射光的频率ν有关，而且与金属的逸出功A 有关，因此我们无法判断题给的两种情况下光电子的最大初动能谁大谁小，从而也就无法判断两种情况下入射光的频率的大小关系，所以应该选择答案(D)。 习题17—2 根据玻尔的理论，氢原子中电子在n =5的轨道上的角动量与在第一激发态的角动量之比为［ ］ (A) 5/2。 (B) 5/3。 (C) 5/4。 (D) 5。 解：根据玻尔的理论，氢原子中电子的轨道上角动量满足 n L = n =1，2，3…… 所以L 与量子数n 成正比。又因为“第一激发态”相应的量子数为n =2，因此应该选择答案(A )。 习题17—3 根据玻尔的理论，巴耳末线系中谱线最小波长与最大波长之比为［ ］ (A) 5/9。 (B) 4/9。 (C) 7/9。 (D) 2/9。 解：由巴耳末系的里德佰公式 ?? ? ??-==22 12 11~n R H λν n =3，4，5，…… 可知对应于最大波长max λ，n =3；对应于最小波长min λ，n =∞。因此有 H H R R 536312111 22max =?? ? ??-=-λ； H H R R 4 2111 2min = ?? ? ??=-λ 所以 953654max min =?=λλ 最后我们选择答案(A)。 习题17—4 根据玻尔的理论，氢原子中电子在n =4的轨道上运动的动能与在基
光照强度测量仪
合肥学院 计算机科学与技术系 微型计算机原理与接口技术课程设计报告 2009～2010学年第一学期 课程微型计算机原理与接口技术 课程设计名称光照强度测量仪 学生姓名陈冠 学号0704032046 专业班级07级网络工程（2）班 指导教师龙夏、何力新 2010年3月
1.题义分析及解决方案 设计一个简易的光照强度测量仪，由光照强度产生的模拟电压信号转换为数字信号，然后转换为照度（单位是勒克斯）显示在LED上； 校准照度测量器：在一定的光强度下，产生200数字量的电压，以此对应关系（照度—电压）将其它光强度转换为勒克斯值，显示在LED上。 1.1题义需求分析 光照强度测量仪主要根据光敏电阻的特性制作的。光敏电阻值随受到的光照强度的变化而变化（光照强度越大，电阻值越小）。将光敏电阻接入电路中，不同光照强度导致光敏电阻值变化，于是光敏电阻上的电压发生变化，导致电路的输出电压也相应变化。根据电压-光照度函数关系，由电压计算得到光照强度值，然后以可视化界面形式输出（即PC机和LED数码管显示），以供用户查看结果。 其中光敏电阻的特性是光敏电阻随受到的光照强度的变化电阻值发生变化，光照强度越强电阻越小，在分压电路中获得电压越低。根据这一特性，结合光照强度和输出的模拟电压之间的关系，可以得到某一光强度下的对应的模拟电压。将模拟电压通过AD转化器转换为数字电压，以便于计算机处理。然后再将数字电压转换成光照度。 1.2.解决问题方法及思路 1.2.1硬件部分 程序设计中用到的硬件是光敏电阻、ADC0809、8255A和七段LED数码管。 提出问题： （1）为什么接口使用8255A而不是8279? （2）为什么显示装置使用LED七段数码管而不是LCD?
飞机结构与强度课程设计报告
飞机结构与强度课程设计报告
《飞机结构与强度》 课程设计报告 简单刚架结构受力分析 专业： 学号： 学生姓名： 所属学院：航空工程学院 指导教师： 二〇一四年12月 一、目的与意义
本课题旨在探究限元法在分析飞机结构力学有关问题时的作用，使我们对有限元法有个基本的了解，并锻炼我们的自主分析能力和对有限元分析软件的实际操作能力。 二、有限元分析原理与软件介绍 有限元分析原理 有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就能够用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。 有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不但计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。 有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十
年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛而且实用高效的数值分析方法。ANSYS简介 本文采用ANSYS有限元软件对荷载作用下的结构进行分析。ANSYS是一个具有高度可靠性的结构有限元分析软件,有着四十多年的开发和改进历史,作为世界CAE工业标准及最流行的大型通用结构有限元分析软件,ANSYS的分析功能覆盖了绝大多数工程应用领域,并为用户提供了方便的模块化功能选项。 ANSYS的主要功能模块有:结构分析模块、热分析分析模块、磁场分析模块、流体分析模块、声学分析模块等。它的前后处理系统非常强大,能很好地模拟和分析各种工况条件下的物体受力状态。 ANSYS分析的一般流程能够分为以下几个步骤: (1)进入前处理,设定材料属性; (2)建立构建模型,主要包括: ①建立几何模型; ②分配属性; ③有限元模型网格化分; ④施加约束条件及荷载。 (3)进入后处理
数字光强度检测模块设计
1 前言 1.1 设计选题 设计选题一：数字光强度检测模块设计 1.2 任务及要求 1.2.1 设计选题的任务 结合单片机最小电路和光敏电阻电路共同设计一个基于单片机的数字光强度检测系统，用数码管显示光照强度。还可以设置多个不同方向的光敏电阻，通过计算它们的光照强度运用比较器以确定当前的光照方向。 (1)、实现单片机最小系统设计。 (2)、焊接调试光敏电阻网络。 (3)、焊接调试AD电路，标定光照强度基本单位。 (4)、编写单片机程序，将获得的电信号转换成光照强度单位下的数值，并用数管显示。 (5)、通过比较不同方向测得的光强数值判断光照方向，在数码管上显示其方向。 1.2.2 设计选题的要求 (1)、无光照时数码管显示为零。 (2)、用数码管显示光照强度，误差范围为5~10LUX(以白天中午室内日光灯的光照强度 为标准定义为100 LUX )。 (3)、两个小数点具体显示光强方位(两个小数点分别单独亮和均不亮代表三个方位)。
2 总体方案设计 2.1 设计方案的提出与论证 2.1.1 设计方案一 采用光敏电阻、二极管和555定时器构成多谐振荡电路，利用多谐振荡电路的两个暂稳态输出由此产生矩形波脉冲信号。而光敏电阻阻值会随着光照强度的变化而发生变化，进而使得多谐振荡电路的周期变化，其输出波形频率也随之改变。将其输出模拟信号波形输入到一个简易数字式频率计通过两位数码管显示出来，数字式频率计主要由时基电路、闸门电路计数器、锁存器、译码显示电路和逻辑控制电路组成。具体实现框图如下图2.1所示： 图2.1 设计方案一原理框图 光敏电阻阻值变化 多谐振荡器电路周期变化 简易数字频率计 时基电路 闸门电路 计数器 锁存器 译码显示器 逻辑控制电路
X射线光电子能谱的原理和应用
【转帖】X射线光电子能谱的原理及应用（XPS） 来源:转载网络作者： tof-sims （一）X光电子能谱分析的基本原理 X光电子能谱分析的基本原理：一定能量的X光照射到样品表面，和待测物质发生作用，可以使待测物质原子中的电子脱离原子成为自由电子。该过程可用下式表示: hn=Ek+Eb+Er 其中: hn：X光子的能量；Ek：光电子的能量；Eb：电子的结合能；Er：原子的反冲能量。其中Er很小，可以忽略。 对于固体样品，计算结合能的参考点不是选真空中的静止电子，而是选用费米能级，由内层电子跃迁到费米能级消耗的能量为结合能Eb，由费米能级进入真空成为自由电子所需的能量为功函数Φ，剩余的能量成为自由电子的动能Ek， 式(103)又可表示为：hn=Ek+Eb+Φ （10.4）Eb= hn- Ek-Φ （10.5） 仪器材料的功函数Φ是一个定值，约为4eV，入射X光子能量已知，这样，如果测出电子的动能Ek，便可得到固体样品电子的结合能。各种原子，分子的轨道电子结合能是一定的。因此，通过对样品产生的光子能量的测定，就可以了解样品中元素的组成。元素所处的化学环境不同，其结合能会有微小的差别，这种由化学环境不同引起的结合能的微小差别叫化学位移，由化学位移的大小可以确定元素所处的状态。例如某元素失去电子成为离子后，其结合能会增加，如果得到电子成为负离子，则结合能会降低。因此，利用化学位移值可以分析元素的化合价和存在形式。 （二）电子能谱法的特点 ( 1 )可以分析除H 和He 以外的所有元素；可以直接测定来自样品单个能级光电发射电子的能量分布，且直接得到电子能级结构的信息。 ( 2 )从能量范围看，如果把红外光谱提供的信息称之为“分子指纹”，那么电子能谱提供的信息可称作“原子指纹”。它提供有关化学键方面的信息，即直接测量价层电子及内层电子轨道能级。而相邻元素的同种能级的谱线相隔较远，相互干扰少，元素定性的标识性强。 ( 3 )是一种无损分析。 ( 4 )是一种高灵敏超微量表面分析技术。分析所需试样约10 -8 g 即可，绝对灵敏度高达10 -18 g ，样品分析深度约2nm 。 (三) X 射线光电子能谱法的应用 ( 1 )元素定性分析 各种元素都有它的特征的电子结合能，因此在能谱图中就出现特征谱线，可以根据这些谱线在能谱图中的位置来鉴定周期表中除H 和He 以外的所有元素。通过对样品进行全扫描，在一次测定中就可以检出全部或大部分元素。
便携式光照强度检测仪系统的设计
本科生毕业论文（或设计） （申请学士学位） 论文题目便携式光照强度检测仪系统的设计 作者姓名赵志强 专业名称自动化 指导教师刘立 2013年6月
学生：（签字）学号：2009210399 答辩日期：2013年6月16日 指导教师：（签字）
目录 摘要 (1) Abstract (1) 1 绪论 (2) 1.1 课题的选题背景及意义 (2) 1.2 国内外研究发展现状 (2) 1.3 课题的主要研究内容及章节安排 (3) 1.3.1 主要研究内容 (3) 1.3.2 章节安排 (3) 2 系统总体方案设计 (3) 2.1 光照强度对蔬菜种植、动物养殖、居室环境的影响 (3) 2.2 系统的任务和功能 (4) 2.3 系统总体结构设计 (4) 3 系统硬件电路设计 (5) 3.1 电源模块 (5) 3.2 单片机 (5) 3.3 采集模块 (7) 3.4 语音模块 (7) 3.5 时钟模块 (8) 3.6 串口通信模块 (8) 4 系统的软件流程图 (9) 5 实物的展示及性能测试分析 (11) 5.1 系统整体实物图 (11) 5.2 光强传感器模块实物图 (12) 5.3 彩屏模块实物图 (12) 5.4 系统测试及结果数据分析 (13) 结论 (13) 参考文献 (14) 附录1 便携式光照强度检测仪整体设计图 (15) 附录2 设备及元器件清单 (16) 附录3 系统主程序图 (17) 致谢 (20)
便携式光照强度检测仪系统的设计 摘要:随着现代生活和生产对光照强度的要求越来越严格，因而便携式光照强度检测仪具有广泛的应用前景。便携式光照强度检测仪系统是以单片机STC89C52RC和光强传感器为技术核心，由单片机最小系统、电源模块、时钟模块、串行通信模块、WTV020语音模块、光强传感器模块、电源模块、显示模块组成。主要通过单片机对光强的转换来实现整个系统的工作。实验测试表明，基本上实现了便携式光照强度检测仪系统的整体功能，可显示当前光照并语音播报当前光照强度。 关键词：单片机STC89C52RC；TSL2561光强传感器；WTV020语音模块 Design of the Portable Light Intensity Detector System Abstract:With the development of modern life and production, the light intensity is required more and more stricter, so that the portable light intensity detector has the widespread application prospect.Portable light intensity detector system is taken the single chip microcomputer (SCM) STC89C52RC as the core, including the smallest SCM system, power module, clock module, serial communication module, WTV020 module, voice light sensor module, power module, display module.The whole system work is realized by mainly the conversion of light intensity with SCM. The experimental tests show that the whole function of the portable light intensity detector system is basically realized and is displayed the current light and voice broadcast the light intensity. Key words:SCM; STC89C52RC; Sensor TSL2561 Light Intensity; WTV020 Voice Module
光照强度自动检测显示系统设计
设计题目：光照强度自动检测显示系统设计 一、题目的认识理解 本次设计题目是光照强度自动检测显示系统设计，既然是系统设计，我们可以将其分解为模块，把复杂问题简单化。 数据采集模块，可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。 测量电路模块，设置分压电路和比较电路，将电阻信号转换为电压信号分档输出，用于显示和报警。 显示报警模块，用发光二极管进行显示，同时设置光照过强时蜂鸣器报警。 二、设计任务要求： 设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强） 1、方案的设计 根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型； 1）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出； 2）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计； 3）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计； 4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据 2. 选定最接近计算结果的元件规格）； 5）设计结束后，进行仿真调试。
2、仿真调试方案 利用：Multisim等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性； 给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。 3、完成课程设计报告。 三、设计所需基础知识及工具 1、基础知识 电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、比较器、功 率放大器等知识，数字电子线路中开关特性及数字信号等知识，传感器 技术中的光电传感器原理及应用、测量电路等部分知识。 2、设计工具 电子电路EDA仿真软件：Multisim 电子线路设计软件：Altium Designer09 四、方案设计及其论证（包含课题的功能与指标分析、电路的结构 组成方框图、各部分单元电路间关系、单元电路方案设计考虑） 4.1、课题功能与指标分析： 本次课题设计主要是为了实现光照强度的自动检测与分档显示和报警。 首先，必须设定分档环境，可用三种环境状态分四档。 环境状态光敏电阻电阻值 太阳光直射R1=240Ω 室内日光灯R2=1.5kΩ 黑衣物包裹R3=150 kΩ 其次，将光敏电阻电阻值与上述三种状态下阻值进行比较，实现分档显示和报警。 档次光敏电阻电阻值显示状态 黑暗RX>R3 三管都不亮 弱光R2