偏振光實驗用光強計的設計

田文秀 李宏敏

摘 要：利用硅光電池接收入射的偏振光，電流經過I/V轉換和放大后，將電壓值在數顯電壓表上顯示。將光強計應用在偏振光實驗中，較好地驗證了馬呂斯定律。該光強計有精度高、實用性強，可在其它大學物理實驗中推廣測光強。

關鍵詞：硅光電池；I/V轉換；光強計

1 設計思路

在大學物理實驗《偏振光試驗》中，測量光強是一項非常重要的內容。在這個實驗中傳統的方法是采用中值微安計測量光電流，但是光電流為μΑ級，而且微安計為指針式，測量數值極不準確，所得數值與理論值有較大出入【1-2】。我們擬設計硅光電池光強計，將反映光強大小的電流經I/V 轉換后變為一個放大的電壓信號，電壓信號再一次被放大后由數顯表頭顯示。主要原理圖如圖（1）所示。為了使顯示模塊正常工作，我們自制了+12V、-12V 的穩定電壓為電源。

2 硅光電池光強計的設計

2.1 光電轉換探頭的選取

經實驗對比光敏電阻、光電倍增管、光電二極管、硅光電池等元件特性，發現實驗室已有的硅光電池作為光電轉換元件最適合.因為硅光電池在短路情況下輸出電流與照射光強大小嚴格成線性關系[3]，有

其它元件的輸出電流和照射光強是一種非線性關系，處理比較麻煩，而硅光電池短路電流的大小可直接反映出光強I的大小，由此可見用硅光電池做探頭是合適的。

2.2 轉換電路、放大電路設計原理

I/V轉換： 硅光電池受光照時輸出的電流很微弱，為此設計了如圖（2）所示的I/V轉換【4】、放大電路，電路如圖，硅光電池的正極接地，由運算放大器的“兩虛”性質，硅光電池會在由硅光電池和運放組成的回路里面產生短路電流，在輸出端的電壓信號反饋電阻Rf為放大倍數。……