基于Unity3D的光电效应虚拟仿真实验平台设计与开发

随着虚拟仿真实验教学进入2.0阶段,对虚拟仿真实验平台的开发提出了更高要求,光电效应实验具有专业性强、知识学习与科研探索相衔接的特点,对创新型人才培养具有重要意义,本文应用Unity3D软件完成光电效应虚拟仿真实验的开发,在Visual Studio开发工具集中完成C#脚本语言的撰写和驱动,借助可视化学习分析实现实验数据分布规律表征,呈现清晰直观的物理量关联关系,实现泛平台泛终端光电效应虚拟仿真实验平台开发,深入物理空间与虚拟空间融合,推动创新型人才培养由信息化向数字化转变。

利用光电效应实验仪测量液体折射率、电导率

以简化实验步骤作为出发点,利用光电效应实验仪测量液体折射率、电导率。结合液体不同物理性质之间的关系,测量同种液体不同浓度时光电流的大小。借助Origin软件拟合光电流与液体折射率、电导率的定标曲线方程。将所测的光电流的大小代入即可计算出液体折射率与电导率。

极紫外光电效应电荷驱动仿真与试验验证

惯性传感器中的检验质量是精密引力测量系统中的核心,其表面会因为宇宙高能粒子持续注入而积累电荷,在惯性传感器内部电磁场作用下产生杂散噪声,影响精密引力测量结果.根据光电效应原理,用UV LED产生极紫外光照射惯性传感器的电极与检验质量表面,并在电极间施加适当电场,就可以在不引入外力作用且无接触条件下改变检验质量的电荷量.本文基于平行板电容器的简化电极模型,对极紫外电荷驱动过程进行了理论建模仿真.在此基础上设计和构建了一套电荷驱动验证试验系统,针对光功率、偏置电压对充放电速率的影响和交流电荷驱动进行试验.试验证明电荷充放电速率与极紫外光功率成正比,其量子产率随极板间电场强度变化.最终可实现稳定控制检验质量电荷放电速率在0.31~0.76 pC⋅s^(–1),检验质量电荷充电速率在–0.05~–0.17 pC⋅s^(–1).分析提出的检验质量电荷充放电速率理论模型与地面试验结果一致,可以有力支撑电荷管理控制系统的研制.

自制光电效应实验演示装置

介绍了光电效应实验装置的设计、制作方法、使用及实验效果.该装置采用多量程微电流传感器,能够准确测量不同亮度光源和不同光电管时的光电流,对光电管的型号和滤波片进行了研究,能有效演示光电效应中的截止频率、饱和电流和遏止电压.实验仪器设计合理,操作简便,现象明显,适用于课堂演示.

大学物理实验课程思政教学设计——以“光电效应测普朗克常量”为例

基于大学物理实验“光电效应测普朗克常量”,对其课程思政的教学设计进行了研究。在教学目标、教学方法、教学过程等方面进行了一些探索。在教学中融入思政元素,旨在培养学生的近代物理思想及创新的科学思维;培养学生为实现中华民族伟大复兴中国梦而奋斗的精神。同时,在课堂讲解中融入科学精神、社会主义核心价值观、唯物辩证法、团队协作精神等,以期实现价值塑造、知识传授和能力培养“三位一体”的教学目标,全面提高学生的综合素质,实现立德树人根本任务。

大情境下的“立体模型建构”大概念例析与启示——以近两年“光电效应”高考题为例

近几年高考物理试题很多均是通过大情境考查物理学科大概念统摄下的问题.通过对近两年“光电效应”知识的3道高考试题分析,探析学生在大情境下的“立体模型建构”大概念题型中的易错点,并通过教材中的立体模型试题寻根与拓展,提出教学中突破此类题型的教学建议.

基于NI myDAQ数据采集器的光电效应实验系统

本文采用通用设备构建物理实验教学系统,可提升设备使用自由度,突出实验测量背后的物理原理,帮助学生以科研思维做教学实验,提高人才培养质量.本文设计了一种基于LabVIEW软件平台使用fA级高精度静电计跨阻放大器检测光电流、以NI myDAQ采集数据的光电效应实验系统.利用本系统,可完整、定量、实时记录并直观显示光电流I_(KA)随阳极电压U_(KA)的变化规律,同页面显示多条不同参数的I_(KA)-U_(KA)特性曲线,测定不同谱线(频率v)的截止电压U_(0).由数据分析模块直接得到U_(0)-v拟合曲线与其关系式以及普朗克常量h.用该系统测量得h=(6.63±0.28)×10^(-34) J·s,与公认值h 0=6.62606896×10^(-34) J·s对比,相对误差为0.40%.结果表明,本系统测量结果和普朗克常量公认值吻合.

新工科背景下大中物理有效衔接教学探讨--以光电效应为例

大学物理课程作为高校理工专业学生的重要基础课程,在培养具有科学素养、探索精神和创新能力的高素质复合型人才方面具有重要作用。中学物理给学生学习大学物理奠定了坚实的理论基础,但两者教学方法和学习方法不同,给大学物理的学习带来一定的困难。文章以光电效应为例,在教学内容上进行拓展和挖掘,避免讲解重复内容从而提高学生学习兴趣;同时还要从教学及考核方式上进行改革,转变学生的学习和思维习惯,从而实现大中物理教学的有效衔接。

以高中物理科学探究培育高中生科学素养——以“光电效应”一课为例

本文从光电效应的演示实验出发,通过物理观念的建立,引导学生自主设计实验来描述光电效应的强弱,并通过观察、分析、推理、论证,提升学生的科学思维能力,形成主动探索、严谨认真的科学态度。

利用光电效应实验仪测量液体浓度

一定波长的光透过液体时会有部分光强被液体吸收,不同浓度的液体对光强的吸收能力不一样。经液体吸收后剩余的光强依然会使光电管产生光电流。基于光电效应的实验原理,测量同一液体不同浓度时对应的光电流大小,绘制二者的定标曲线并通过计算机拟合二者的线性方程。即最终仅需通过光电效应实验仪测得液体挡光后光电流的大小即可计算液体对应的浓度。

光电效应过程中光电子运动轨迹的模拟

光电效应实验是大学物理非常重要的经典实验之一。然而,由于实验条件和技术水平的限制,无法将实验现象可视化。基于Comsol软件的粒子追踪模块对光电效应过程进行了模拟仿真研究。该模拟仿真可以实现如下功能:1)可通过调节入射波长(频率)、阳极电压、阴极功函数、极板间距和阴极发射电流等参数展开研究;2)可模拟、展现电子在不同电压下的运动轨迹;3)可通过阳极光电流与阳极电压和阴极发射电流的关系曲线,获得遏止电压,验证光电效应的基本规律。通过该模拟仿真实验,使学生对光电效应的过程和规律有了更深刻的理解和认识。

光电效应中的“三图”问题求解策略

光电效应中的E_(k)-ν、U_(c)-ν、I-U三类图像是历年高考的常考点。求解涉及光电效应中的“三图”问题时,不能仅靠死记硬背光电效应的规律,而应该分析物理过程,根据物理过程写出相关表达式并结合数学图像,方能达到事半功倍的效果。

从光电效应、波粒二象性到阿秒脉冲——2023年诺贝尔物理学奖

2023年诺贝尔物理学奖被授予皮埃尔•阿戈斯蒂尼、费伦茨•克劳斯和安妮•吕利耶,以表彰他们在阿秒脉冲的实验实现上作出的先驱性贡献。从电磁波的概念孕育之初到光电效应的揭示,再到激光与高次谐波的发现,人类渐渐揭示了光与物质交织舞蹈的深层复杂性。阿秒脉冲技术如同一把精致的钥匙,解锁了之前无法触及的物理世界的极短时间尺度的奥秘。如今,阿秒脉冲技术已广泛应用于能源、信息科技、医学等领域的研究,为我们提供了一种强大的探测手段。随着技术的不断发展和完善,我们有理由相信,在不远的将来它将在基础科学的探索和工业的革新中,产生更多意想不到的突破和飞跃。

光电效应的伏安特性曲线

光电效应的伏安特性曲线的定性关系已经十分清楚,但是其理论公式却很少被提及.考虑光子和电子的相互作用以及电子在真空中的运动情况,分析了光电效应的光电流的形成过程.通过计算电子在阳极的分布函数,得到了光电流的解析表达式.利用优化算法调节光电流解析表达式中的未知参量获得光电流的数值计算结果,并对光电流实验数据进行拟合,数值计算结果与光电流的伏安特性曲线实验数据较为吻合.

光电效应的发现历史及其启示

讲述光电效应的发现历史及实验研究过程,介绍爱因斯坦对光电效应的量子解释和对量子理论发展的推动作用.阐明了光电效应的贡献及对当代物理相关专业学生和科研工作者的有益启示.

促进深度学习的演示实验教学研究——以演示实验“光电效应的实验规律”为例

演示仪器目的单一,课堂教学“满堂灌”等是传统演示实验课堂的“通病”。因此教师根据教学需求,对演示仪器加以改进,或者自制演示装置是十分必要的。文章以演示实验“光电效应的实验规律”为例阐述如何根据教学需求,通过自制创新装置,设计探究式的课堂以达到深度学习、提升核心素养的目的。

“可视化”光电效应实验方案的设计与研究

为更好地帮助学生理解光的粒子性,对教材中的光电效应实验进行改进与创新,实现光电效应现象的“可视化”,将物理与生活紧密连接,让学生在实验中体会物理的奥妙和乐趣,提升学生的物理核心素养.

高中物理教学中光电效应的几个问题探析

光电效应作为高中物理光学中的重要知识点,在教学过程中,大部分教师仅仅会对概念、规律及光电效应方程做初步的讲解,只要求学生会做有关的习题,而没有理清光电效应中学生容易出现的困惑及问题.从这些问题中选取了4个进行探析,帮助教师在教学过程中辅助学生理解光电效应背后的原理及知识,让学生知其然并知其所以然,充分发挥核心素养中的科学态度与责任.

从六个角度阐述光电效应问题

原子物理相对力学、电学、磁学而言不算难点,但由于部分地区师生对原子物理这部分内容不够重视,而导致部分同学在初学阶段就没能及时掌握原子物理中的部分关键问题,叠加原子物理相关内容琐碎,牵扯的知识细节较多,导致在高考中原子物理相关内容反而成为同学们的易丢分点。下面选择原子物理知识模块中综合性较强,涉及知识面较广的光电效应问题,从六个角度进行阐述,以帮助同学们复习备考。

光电效应实验仪

针对传统光电效应实验仪的不足 ,设计研制一种新型光电效应实验仪 ,该仪器既能验证光电效应的基本规律 。