使用ML8511验证饱和光电流强度与入射光强度成正比

一、紫外线传感器ML8511原理

图1 ML8511紫外线传感器结构图

一些资料里介绍紫外线传感器是基于光电发射效应,但实际上这一类传感器不全是这一种原理。中文网络上比较流行一篇《紫外线传感器及其应用》的文章,是1989年《真空电子技术》上面摘选来的,介绍了几十年前的普遍的早期的紫外线传感器原理——光电发射效应,致使不少电子技术普及型网站都持有相同的宣讲口径——这误导性不弱。比如,今日比较普通且常用的ML8511紫外线传感器是对UVA和UVB段紫外敏感的光电二极管,如图1,它不是向电极外发射光电子的外光电效应,而是光电子存留于电极之内形成光电流的光电导效应。

ML8511被设计成工作于反向偏压下,从图2的伏安特性曲线中可以看到,当光电流饱和时,一个光照强度对应一个特定电流,和外光电效应相同,有饱和光电流强度正比于入射光强度。

图2 光电二极管伏安特性曲线

二、用ML8511半定量验证饱和光电流强度正比于入射光强度

1.为什么是半定量验证?

因为我们的测量并不是非常严格,它仍然走的是居家实验的思路——在抗疫期间,人们以为网络无所不能,但物理实验根本无法全部复现,所以仿真也好、模拟也好,都代替不了真正的实验。

我没有尺子,所以自己制作了一把,图3。没有点光源,所以用手机的手电筒。没有紫外灯,所以借助手机手机筒中的不丰富的紫外成分,以及办公室里发现的一个护眼灯。半定量验证——当然也可以说是探究——还有一个原因,我发现高中居家实验也好、制式实验也好,凡寻找两物理量、的、关系的实验,一般误差都比较大,甚至很难确切地说它到底是线性的,还是某曲线上的一小部分,取不取倒数、取不取对数,效果相差都不太多。

图3 纸张多次对折的边缘可作为刻度尺

2.如何来验证?

我们把手机的手电筒看作点光源,可知距离手机处,总光能分布在球面上,于是单位面积上的光能

因为饱和光电流强度正比于入射光强度,则

ML8511自带内置微电流转电压的放大器,这样光电流强度可以通过ML8511送给Arduino,Arduino读出模拟量,送给电脑串口,这个数值正比于光电流强度,我们就把它视为光电流即可。可以通过我们自制的尺量出来,只要读出格数即可。

作图象,考虑到无光照时即有暗电流,若图象可拟合为一次函数形式,光电效应规律即得到验证。

3.电路图和实验装置图

ML8511要求3.3V供电,也能接成5V供电。因为Arduino UNO自带3.3V脚,直接按要求接线,ML8511-Arduino、3.3V-3.3V、OUT-A0、GND-GND、EN-3.3V、3.3V-A1。实际装置和操作如图4。

图4 实验装置图

打开手机手电筒,从某一格处保持手电筒对准ML8511上透光窗不变,逐次向传感器靠近,记录串口读出的光电流数据,记录光电流和光源距传感器的距离。

4.数据及数据处理

从图5数据上大体能看到在光源距离ML8511有5个以上的格时,ML8511基本没反应,这也说明这个传感器就是适于业余玩家的产品,真正做些什么,似乎并不能使用它。

图5 记录数据,左列距离、右列电流

之后把数据送给Origin(刚好还没卸载这个大家伙),之后计算列、拟合、输出报告等。图6。

图6 计算列及线性拟合

本来高质量的数据就不多,但是观察就能看到右上角的数据点偏差相当之大,在设置拟合区域时直接把它删掉了。Origin给出相关系数为0.96249,并贴心地给出Pearson's r,为0.98107,得到线性方程

实验目的达成。

三、不确切处

  1. ML8511灵敏度问题。这种传感器一般用于创客活动如小车发现火焰等设计,但从实验看,似乎不够灵敏。

  2. ML8511敏感波长问题。UV-A(320-400nm)和UV-B(280-320nm)能引起ML8511反应,但这种传感器并未设为“日盲”、“红外盲”等,用红光激光笔直接照射,ML8511立即报出光电流巨大数据,表明这个传感器似乎受其他波段光能影响很大。

(0)

相关推荐

  • 利用ESP32和Phyphox探究光敏电阻阻值与光照强度的关系

    实验场景暨电路连接 近日在网上检索,发现最近有老师在期刊上发表论文,利用伏安法测电阻的方式测定光敏电阻的阻值,同时利用光传感器测量光照强度,然后在电子表格汇中描点绘图,最后得到光敏电阻的阻值与光照强度 ...

  • 基于Arduino的光敏电阻实验改进及其应用探究

    近日,微主进行研究检索,在2021年7月份的<物理通报>杂志上看到一篇题为<基于Arduino的光敏电阻实验改进及其应用探究>的文献,该文来自于江苏师范大学和江苏省先进激光材料 ...

  • 利用Phyphox探究摹写纸透光率与页数的关系

    图1 透光率实验场景 1 引言 近日受国外文献的启发,微主利用智能手机验证了材料厚度与透光率的关系,即比尔-朗伯定律(Beer–Lambert law). 豫见物理 Using smartphone ...

  • 米-24高速验证机,单座尖头造型,速度与颜值成正比

    这几天美国S-97"袭击者"高速直升机消息不断,伴随S-97直升机的大量测试,似乎世界已经开启了未来高速直升机的大门.其实俄罗斯早在多年前也开展了几个先进飞行器项目,其中就包括卡莫 ...

  • 雷军拍夜景验证小米MIX2画质:岂料成自黑秒删照片

    不得不说,在小米手机上,拍照性能一直是一个"有待提升"的水准,哪怕是硬件规格不错的小米旗舰手机,拍照能力也都是有待提升的水准,如果使用非旗舰规格的硬件,那就要提升更多了.最新发布的 ...

  • Thinkphp 表单验证规则

    'number'      => ':attribute必须是数字', 'integer'     => ':attribute必须是整数', 'float'       => ': ...

  • 分时小技巧的验证

    从我的自选股里来看看几只个股,起码对上次说的高抛低吸点来一个对照.1,川能动力,弱势开盘,第一波反弹站上轴线,这是一个成功的上升.9:45下杀,低于开盘价,这就决定了今天大概率不会走强.9:48第二波 ...

  • 八字秘诀|通过六亲验证八字中的喜用神!

    看一个人的八字,大多就是要先确定这个八字的喜用神.不然则无法进一步推衍出你人生中即将发生的事件以及即将遭遇的人物会对你产生怎样的利与害关系.有的八字,喜用神极易判断,一看则比较明了:而有的八字则就不那 ...

  • 基于system verilog的图像处理验证平台 bmp文件解析

    版权所有:转载请注明 https://blog.csdn.net/jayash/article/details/79947314 基于FPGA的图像处理中,rtl代码的仿真验证一直是重中之重, 之前也 ...

  • 【每日一题】(1352)热岛效应与海陆风强度

    每日一题 进步一点 (2020.12衢州模拟) 热岛效应会影响海陆风强度,下为上海附近年极端气温资料图. ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 答案和 ...

  • 【每日一题】(1351)这个实验想验证什么?

    每日一题 进步一点 (2020.12衢州模拟) 将两块相同的土样按野外土壤结构填满装置,在其中一块土样上方种植草皮,装置底部 有渗水孔,装置上方设有淋蓬头,可通过"雨水均匀分布器" ...

  • 我家祖传秘方-根除肝硬化(肝癌) 隐世医术,千人验证一次即效!(奇方..

    治疗肝硬化几乎百分之百治愈,十分灵验. 方一,金银花,没药,乳香,泡三甲,皂角刺,花粉,贝母,牛子,连翘,甘草节.(仙方活命饮加减) 方二, 姜黄,积壳,姜制川朴,苍术,金银花,(理气) 方三,姜制川 ...