重要的事情放在前面：            

本文大多数内容（包括实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容、思考题）均源于大学物理实验指导书，并非本人原创，其余均为本人原创。           

实验数据均为本人经过实验得出，放在这里是为了展示完整的实验报告，并供读者参考和学习，请端正学习心态，切勿抄袭、无故修改、伪造实验数据！           

因为技术原因，有一些数字表达在这写得不标准。           

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实验过程杂谈视频：

实验报告正文：

一、实验目的

1.了解光电效应原理、光敏电阻工作原理和基本特性。

2.掌握光路的调整方法。

3.提高在光电效应原理、光敏电阻工作原理和基本特性以及应用方面的资料信息的选择搜集能力。

二、实验原理

        物体在光的作用下释放出电子的现象称为光电效应，所释放出的电子称为光电子。光电效应分为内光电效应和外光电效应。入射光子使吸收光的物质表面发射电子，这种效应称为外光电效应或光电发射效应；光激发的载流子仍保留在晶体内部称为内光电效应，它又可分为光导效应和光伏效应。有些半导体材料在黑暗环境下的电阻很大，但受到光照射时，若光子的能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收光子的能力后就会跃迁到导带，从束缚状态变成自由状态，激发出电子—空穴对，这样由于半导体中载流子浓度的增加，使材料的电导率增加，电导率的改变量为

        该式中，e为电荷电量，△p为空穴浓度的改变量，△n为电子浓度的改变量，μp为空穴的转移率，μn为电子的迁移率。

        照射光线越强，电阻值下降愈多，光照停止，自由电子与空穴逐步复合，电阻又恢复原来值，这就是光导效应，根据这一原理制成的器件称为光敏电阻。光敏电阻没有极性，使用时在电阻两端加上直流或交流偏压。光敏电阻不受光照射时的电阻称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流；受光照射时的电阻称为亮点阻，对应的电流称为亮电流。亮电流与暗电流之差称为光电流。光电流越大，灵敏度越高。

        光敏电阻的基本特性包括伏安特性、光照特性、光电灵敏度、光谱特性、频率特性和温度特性。

        光照特性是指在一定的外加电压下，光敏电阻的光电流与光通量之间的关系。光电流随着照度的变化而改变的规律称为光照特性。不同类型的光敏电阻的光照特性不同，当入射光很强或很弱时，光敏电阻的光电流与光照之间会呈现非线性关系；其它照度区域近似呈线性关系。不同类型的光敏电阻的光照特性不同，但大多数光敏电阻的光照特性是非线性的。

三、实验仪器

        本实验仪器是一种测量光敏电阻基本特性的实验装置，包括伏安特性和光照特性。实验装置结构如下图所示，在导轨上安置五个磁力滑座，分别将光源、两个聚光镜、偏振器、接收器插入滑座内。打开光源，调整聚光镜，使平行光均匀入射到偏振片上，调整聚光镜及接收器使他们处于同一光轴。旋转偏振器的手轮，刻度为0时通过的光能最强；刻度为90°时通过的光能最弱，通过旋转手轮改变入射到接收器的光强。根据光敏电阻特性，在一定照度下测量光敏电阻的电压与光电流的关系；在一定工作电压下，测量光敏电阻的照度与光电流的关系。

        仪器的调整如下：

（1）粗调：目测调节各光学元件、光源的中心轴至大致等高。

（2）细调：根据透镜共轭法成像的特点，将光源和两透镜调整至共轴等高，将偏振器调整至与光轴同轴等高，再调节两透镜位置使出射光能均匀照射到光敏电阻并使光电流输出最大。

四、实验内容

1.在一定照度下，测量光敏电阻电压与电流的关系曲线。

2.在一定工作电压下，测量光敏电阻的照度与电流的关系曲线。

五、数据记录

1.光敏电阻电压与电流的关系：

2.光敏电阻的照度与电流的关系：（U=2.06V）

六、数据处理

光敏电阻电压与电流的关系（θ=30°）

光敏电阻电压与电流的关系（θ=60°）

光敏电阻的照度与电流的关系：（U=2.06V）

七、结果陈述

        对“光敏电阻的照度与电流的关系”一图，理论上当入射光很强或很弱时，光敏电阻的光电流与光照之间会呈现非线性关系，其它照度区域近似呈线性关系；对另外两图线性关系还是很明显的。

八、实验总结与思考题

1.实验总结：

        在这个实验中，前期准备是重中之重，首先是要对元件进行共轴调节，使它们在一条水平线上，然后根据实验步骤获取数据即可。

2.思考题：

（1）什么是透镜共轭成像？

        透镜共轭成像，指透镜成像时，物距和像距的大小可以互换，两种情况下分别成放大、缩小的倒立实像。对于透镜而言，通过光心且与光轴垂直的平面，既是物方主平面也是像方主平面重合。物距与像距存在共轭关系，物距越远，像距越近；相反，物距越近，像距越远。 物距、像距的关系与凸透镜的成像规律完全一样，物体靠近时，像越来越远，越来越大，最后再同侧成虚像。

（2）设置聚光镜4的目的是什么？

        通过聚光镜4使出射光会聚，使之高效地照射到接收器5的光敏电阻上。

九、相关题

1. 本实验研究光敏电阻的光照特性采用什么方法改变光照强度（B）

    A.  调节接收器的位置

    B.  通过改变偏振片的夹角来控制入射光的强度

    C.  调节聚光镜的物、像距

2. 实验中，光照特性和伏安特性分别是研究光敏电阻的光电流与（C）之间的关系

    A.  光通量、电阻

    B.  光强、光通量

    C.  光通量、电压

3. 影响光敏电阻阻值大小主要因素（ABC）

    A.  构成半导体的材料特征

    B.  光照强度

    C.  光的频率

4. 光敏电阻的基本特性包括（ABCDE）

    A.  频谱特性

    B. 光照特性

    C. 光电灵敏度特性

    D. 伏安特性

    E.  温度特性

5. 本实验的实验目的是（ABCD）

    A.  测量光敏电阻的伏安特性曲线和光照特性曲线

    B. 了解光电效应的原理

    C. 掌握光路的调整方法

    D. 了解光敏电阻的工作原理和基本特性

6.  光照产生电子-空穴对的条件是（AD）

    A.  光子频率足够大

    B.  光照时间足够长

    C. 光强足够大

    D. 光子能量足够高

7. 影响半导体电阻大小的因素有（ABC）

    A.  半导体被光激发

    B.  禁带宽度的大小

    C.  载流子浓度

8. （判断题）光敏电阻常用于光开关器件。

    标准答案：正确

9. (判断题)光敏电阻的阻值随光照强度呈非线性关系。

    标准答案：正确

10. (判断题)给光敏电阻加电压后，如果没有光照，光敏电阻中的电流为零。

    标准答案：错误