北航17系光电子实验报告实验5讲解
北航的物理实验报告
北航的物理实验报告实验目的本次实验旨在通过实际操作，探究物理原理，并加深学生对电磁场与电磁波的理解，提高实验能力和科学研究能力。
实验器材- 恒定电流源- 直流电动机模型- 磁力计- 电阻丝- 电池组- 石英钟情- 计时器- 导线- 电池板- 平行板电容器- 电容计实验原理实验基于安培定律和法拉第定律，通过改变电流和导线的位置，使用磁力计测量磁感应强度，从而验证电流对磁场的影响关系以及电流的磁场特性。
实验步骤1. 将直流电动机模型连上恒定电流源，并使电动机转动起来，观察电动机中的磁铁与磁力计荧光屏幕指针的位移和方向。
2. 将磁感应强度记录下来，并更改电流值，记录相应的数据。
3. 张贴带电阻丝的电池板，通过改变电流并调整丝线位置，观察炽热丝线形成的荧光轨迹。
4. 构建平行板电容器，在电容计的帮助下，记录电容器中充电过程中的电压和电流数据。
实验结果与分析通过对实验数据的整理，我们得出以下结论：1. 改变电流，磁感应强度也随之改变，验证了安培定律的正确性。
2. 在电动机中，电流生成了一个磁场，使得荧光屏幕指针受力从而位移，进一步证明了电流对磁场的影响，即电流的磁场特性。
3. 带电阻丝的电池板表面形成的荧光轨迹，展示了电流通过导线产生的热效应，热效应将导致导线产生热运动并发光。
4. 在平行板电容器中，电容器的充电过程符合带电粒子向着电势差方向移动的趋势，证明了平行板电容器中电场对电荷的作用。
实验结论通过本次实验，我们进一步了解了电磁场与电磁波的相关原理，手动操作加深了对物理知识的理解。
实验结果验证了安培定律、法拉第定律以及电场对电荷的作用，并使我们更加熟悉了电流对磁场的影响。
这对于进一步的物理学研究和应用具有重要意义。
实验心得通过这次实验，我深刻认识到理论知识与实际操作的重要关系。
对于理论知识的深入理解，实践是必不可少的。
通过亲自动手操作，我对电磁场与电磁波的理论知识有了更加深入的了解。
同时，实验中的问题和困难也加深了我对物理知识的思考和研究兴趣。
北航17系光电子实验报告实验6-8
实验六光电池的应用——光强计一．实验目的：1.了解硅光电池的基本应用。
二．实验原理：由光电池将待测的光信号转换为电信号，将电信号通过处理系统进行放大、滤波、细分，并从这些信号中提取信息。
然后将此类信息转化为所需要的格式，最后输送到显示器中。
三．实验所需部件：光电池、光强测试单元、数字电压表四．实验步骤：1.按照仪器面板所示，将“光电池”接入“光强测试单元”的“光电池入”两端，输出Vo 接数字电压表。
2.确认接线无误后，开启仪器电源，光电池在无光照时，电压输出基本为零。
3.选用高亮度卤素灯，按照从“弱-强”仔细调节光源电位器取得多种光照度，查看光电池在相对光照度为“弱光”到逐步增强的电压输出情况。
观察两个发光二极管不亮、稍亮、两个都很亮，这样就形成了一个简易的光强计。
4.更换另外一支光电池，重复上面的操作。
五．实验现象：按照从“弱-强”调节光源电位器取得多种光照度，观察到光电池在相对光照度为“弱光”到逐步增强时，两个发光二极管不亮、稍亮、两个都很亮的实验现象，结果如下图所示，实验分析：因为随着光照强度增加，光电流增大，所以发光二极管的功率增大，亮度变亮。
图1 两个二极管不亮图2 两个二极管稍亮图3 两个二极管都很亮更换另一支光电池，重复上面的操作时，所得到的结果一致。
六．思考题：１．如何将此电路改造成可更细分光照强度的光强计?答：在本实验中，是根据两个发光二级管的亮度变化，从而可判断出光照强度的强弱变化，其中共观察到两个光电二极管有三个发光状态，分别为两个光电二极管不亮、稍亮、两个都很亮，由这三个不同的发光状态定性的判断光照强度的强弱。
为了更加细分光照强度，将此电路改造成可更细分光照强度的光强计，则将此电路改为接入保护电阻和电流表的电路，由于光照强度与光电流成线性关系，因此，光电流的大小可说明光照强度的强弱，即可通过电流表的读数来细分光照强度。
实验七热释电红外传感器特性实验一．实验目的：1．了解热释电人体红外传感器的结构和基本原理。
北航17系光电子实验报告1-4
北京航空航天大学光电子技术实验报告实验时间：2015.05.13报告时间：2015.05.21I.光敏电阻特性及应用试验实验一光敏电阻特性实验一．实验目的：１．了解光敏电阻的工作原理。
２．掌握使用本仪器测定光敏电阻的各种特性。
３．了解从实验曲线中获取物理特性的方法。
二．实验原理：利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻，又称为光导管，是一种均质的半导体光电器件,其结构如图（1）所示，图（1）光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。
光敏电阻应用得极为广泛，可见光波段和大气透过的几个窗口都有适用的光敏电阻，利用光敏电阻制成的光控开关在日常生活中随处可见，当内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为：∆σ=∆p ⋅e⋅μp +∆n ⋅e⋅μn在上式中，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，μ表示迁移率，当两端加上电压U后，光电流为式中A为与电流垂直的表面，d 为电极间的间距。
在一定的光照度下，∆σ为恒定的值，因而光电流和电压成线性关系。
光敏电阻在未受到光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流，光敏电阻受到光照射时的阻值称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流，亮电流与暗电流之差称为光电流，一般暗电阻越大，亮电阻越小，光敏电阻的灵敏度越高，光敏电阻的暗电阻一般在兆欧数量级，亮电阻在几千欧以下，暗电阻与亮电阻之比一般在102～106 之间。
一般光敏电阻（如硫化铅、硫化铊）的伏安特性曲线如图（2）所示，由该曲线可知，所加的电压越高，光电流越大，而且没有饱和现象，在给定的电压下，光电流的数值将随光照增强而增大，在设计光敏电阻变换电路时，应使光敏电阻的工作电压或电流控制在额定功耗线之内。
图（２）光敏电阻伏安特性曲线光敏电阻的光电流与光照强度之间的关系，称为光敏电阻传感器的光照特性，不同类型的光敏电阻，其光照特性也不同，多数光敏电阻传感器光照特性类似于图（3）的特性曲线，光敏电阻的光照特性呈现出一定程度的非线性特性，光敏电阻的光照度——电阻值的典型特性曲线如图（4）所示，低照度a区曲线斜率较大，中间照度区b区可近似视为直线区，也是光敏电阻的主要工作区，因而光电流随光照度增长较快，在高照度区，电阻值随照度下降慢，光电流随照度增长也变慢。
北航电力电子实验报告
电力电子实验报告学号12031006王天然实验一功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究一．实验目的：1．熟悉MOSFET主要参数的测量方法2．掌握MOSEET对驱动电路的要求3．掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法二．实验设备和仪器1．NMCL-07电力电子实验箱中的MOSFET与PWM波形发生器部分2．双踪示波器3．安培表（实验箱自带）4．电压表（使用万用表的直流电压档） 三．实验方法1．MOSFET 主要参数测试 （1）开启阀值电压V GS(th)测试开启阀值电压简称开启电压，是指器件流过一定量的漏极电流时（通常取漏极电流I D =1mA)的最小栅源极电压。
在主回路的“1”端与MOS 管的“25”端之间串入毫安表（箱上自带的数字安培表表头），测量漏极电流I D ，将主回路的“3”与“4”端分别与MOS 管的“24”与“23”相连，再在“24”与“23”端间接入电压表, 测量MOS 管的栅源电压Vgs ，并将主回路电位器RP 左旋到底，使Vgs=0。
图2-2 MOSFET实验电路将电位器RP逐渐向右旋转，边旋转边监视毫安表的读数，当漏极电流I D=1mA时的栅源电压值即为开启阀值电压V GS（th）。
读取6—7组I D、Vgs，其中I D=1mA必测，填入下表中。
I D0.2 0.5 1 5 100 200 500 （mA）Vgs2.64 2.72 2.863.04 3.50 3.63 3.89 （V）（2）跨导g FS测试双极型晶体管（GTR）通常用h FE（β）表示其增益，功率MOSFET器件以跨导g FS表示其增益。
跨导的定义为漏极电流的小变化与相应的栅源电压小变化量之比，即g FS=△I D/△V GS。
★注意典型的跨导额定值是在1/2额定漏极电流和V DS=15V下测得，受条件限制，实验中只能测到1/5额定漏极电流值，因此重点是掌握跨导的测量及计算方法。
根据上一步得到的测量数值，计算gFS=0.0038ΩI D（mA）0.2 0.5 1 5 10 100 200 500Vgs（V） 2.64 2.72 2.86 3.04 3.13 3.5 3.63 3.89g FS0.0038 0.0036 0.0222 0.0556 0.2432 0.7692 1.1538DS导通电阻定义为R DS=V DS/I D将电压表接至MOS 管的“25”与“23”两端，测量U DS，其余接线同上。
光电子学习实验报告
光电子学习实验报告光电子学学习实验报告光电子学是一门研究光与电子相互作用的学科，涉及到光的产生、传输、探测以及与电子的相互转换等多个方面。
本次实验旨在通过一系列的光电子学实验，深入了解光电子学的基本原理和应用。
以下将对实验内容、方法、结果以及结论进行详细叙述和分析。
实验内容1. 光电效应实验：通过激光器照射金属表面，观察光照射后产生电子释放的现象。
2. 光电导实验：利用半导体材料，结合外加电场，测量光照射后导电性的变化。
3. 光电探测实验：选取不同波长的激光光源，测量不同波长光线对半导体光电探测器的响应情况。
4. 光电放大实验：使用光电二极管和放大电路，观察光电信号的放大效果。
实验方法1. 光电效应实验：将金属样品放置于光源下，调整光源强度和波长，同时连接示波器测量产生的电子释放信号。
2. 光电导实验：将半导体样品放置于光源下，施加外电场，测量光照射后的电流变化。
3. 光电探测实验：选择不同波长的激光光源，照射于光电探测器表面，并测量输出光电流信号。
4. 光电放大实验：连接光电二极管和放大电路，照射光源，观察示波器显示的信号波形及放大倍数。
实验结果1. 光电效应实验结果显示，随着光源强度的增加，释放的电子数量逐渐增多，证明光电效应的确存在。
2. 光电导实验结果表明，光照射后半导体的导电性受外电场影响较大，与光源波长也有关系。
3. 光电探测实验发现，不同波长的光线对光电探测器的响应不同，部分波长光线的探测效果较好。
4. 光电放大实验结果显示，光电信号经过放大电路后，信号幅度得到显著提升，达到了实验预期的放大效果。
结论通过本次光电子学实验，我们对光电效应、光电导、光电探测以及光电放大等基本原理有了更深入的了解。
同时，实验结果也验证了这些原理在实际应用中的有效性和可行性。
通过对光电子学的学习实验，我们扩展了对光电子学领域的认识，为今后更深入的研究和应用奠定了基础。
总结起来，本次实验不仅是对光电子学知识的学习和实践，更是对光与电子相互作用的深入探讨。
北航17系激光线宽测试技术研究指导书
激光线宽测试技术研究一、实验目的1. 了解频谱仪以及探测器的使用2. 掌握延迟外插法测量窄线宽激光的基本原理3. 熟悉延迟外插法测量窄线宽激光的方法 二、基本原理延迟自外差测谱法的典型分辨率为KHz 量级，窄线宽激光器线宽测量技术中，这种线宽测量方法应用最为广泛。
延迟自外差法/零差法的基本原理是利用 Mach-Zehnder 型干涉仪把光的相位或频率噪声转换为强度噪声。
其关键是把被测激光器的一部分输出光因为本地振荡，从延迟的和非延迟的激光光波之间的 RF （声光调制器所加的射频）拍频/零拍频信号确定出激光器的线宽，基本系统框图如图1 所示。
图1延迟自外差/自零差测谱法的装置示意图1单模激光器的量子相位噪声单模激光器可认为是一个振幅稳定，相位有扰动的准单色电磁场00()exp [()]E t E j t t ωφ=+ 1 式中E0为振幅，ω0为电磁场的中心频率，υ(t)代表相位的随机波动，它导致谱线展宽。
引入光场的自相关函数：(1)0()()()exp[(,)]exp()E G E t E t j t j ττφτωτ*=<+>=<∆> 2△υ(t,τ)是相位抖动，表示的从时间t 到t +τ随机相位的变化。
(,)()()t t t φτφτφ∆=+- 3大多数情况下，该相位的随机变化可以假设为零均值的平稳高斯随机过程，其概 率密度函数可以表示为：221/221()[()]exp[][2()]2()W φτφτπφτφτ∆∆=⋅-<∆><∆>4<△υ2(τ)>是相位抖动的均方，与瞬时角频率波动谱S υ(ω)相关，可以表示为：22sin 2()[]()22S d φωττφτωωωτπ+∞-∞<∆>=⎰5根据文献[10]，利用众所周知的关系式：21exp[(,)]exp[()]2j t φτφτ<±∆>=-<∆> 6 因此激光场的相关函数可以表示为：(1)201()exp[()]exp()2E G j τφτωτ=-<∆> 7 考虑激光器工作于阈值以上量子相位噪声的影响，瞬时角频率波动谱S υ(ω)可以看成是平坦的，因此< △υ2(τ)>可以看作是随延迟时间线性变化的，即：2()2φτγτ<∆>= 8这里2γ是（3-8）式傅立叶变换后得到的激光场光谱S E (ω)的半高全宽（FWHM ）， 对（3-8）作傅立叶变换可得：20220/()()E S E γπωγωω=+- 92γ可以由 Schawlow-Townes 公式给出：2202(1)4sp mghvgn v P αγβ=+ 10νg是增益介质中光的群速度，h ν是光子能量，n sp 代表自发辐射因子，αm 是腔镜的损耗，β 是线宽的修正因子。
北航电路实验报告
实验一、组合逻辑电路一、实验目的（1）熟悉集成电路的引脚排列（2）掌握TTL门电路逻辑功能的测试方法（3）掌握TTL组合逻辑电路的实际方法，完成单元功能电路的设计（4）熟悉中规模集成电路译码器、数据译码器的性能与应用（5）掌握数字电子技术实验箱的功能及使用方法二、仪器设备（1）双踪示波器1台（2）500型万用表1台（3）数字逻辑实验箱（4）74LS00（5）74LS39（6）74LS153三、用两片74LS00自拟一个三人表决电路设三输入分别为A、B、C，当两人以上同意时发光二极管亮真值表如下1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1电路图如下：运行结果如下所示。
一人按下：二人按下：三人按下：2、设计一个三输入三输出的逻辑电路真值表如下用两个数据选择器74LS153设计电路，电路图如下：红绿灯亮：黄红灯亮：绿黄灯亮：实验二、时序逻辑电路一、实验目的（1）掌握D触发器和JK触发器逻辑功能的测试方法（2）掌握74LS161功能和引脚图，设计和实现具有一定功能的时序逻辑电路，体会不同控制端在电路设计中的作用（3）了解所用总规模集成器件的性能和应用二、仪器设备（1）双踪示波器1台（2）500型万用表1台（3）数字逻辑实验箱（4）74LS74（5）74LS20（6）74LS00（7）74LS161三、实验原理与内容1、利用2片74LS74、1片74LS20和2片74LS00设计一个4人抢答器。
电路图如下：主持人未按下抢答无效：A完成抢答其他选手按下无效：抢答完成后选手松开按钮灯保持不灭：2、利用中规模计数器74LS161实现任意进制计数器（1）用预置数置0实现七进制计数器电路图如下：计数为3的图片：计数为6的图片：,.。
北航物理实验报告
北航物理实验报告实验目的本次实验旨在通过观察和记录不同物理实验现象，加深对物理定律和实验原理的理解，培养实验操作和数据处理的能力。
实验仪器和试剂实验中所使用的仪器主要有： - 偏光镜 - 精密天平 - 万用表 - 实验箱 - 导线 - 示波器试剂方面，主要是一些金属样品和电池。
实验原理1. 偏光镜实验偏光镜是通过改变光波的偏振方向而起作用的光学仪器。
它能够选择性地通过偏振方向相同的光，而将垂直方向上的光进行消光。
我们可以利用偏光镜来观察偏振光、解偏振光等现象。
2. 大飞轮实验大飞轮实验是通过转动一个质量较大的飞轮，然后通过改变飞轮的转动速度来观察与测量一系列现象。
例如，当飞轮自转速度增大时，人体会感觉到一种向外推的力。
3. 磁场实验通过在实验箱中放置磁体，在观察和测量不同位置的磁感应强度，以及磁场对导线的作用力等现象，来研究磁场的性质和行为。
4. 电学实验利用实验箱中的电池、导线和示波器等设备，通过观察电路中的电流、电压等现象，来研究电学定律和电路的特性。
实验步骤和结果1. 偏光镜实验第一步，我们拿起偏光镜，调整其方向，观察到当两个偏光镜的偏振方向相同时，透过光线的亮度最大；而当两个偏光镜的偏振方向垂直时，透过光线的亮度几乎消失。
第二步，我们旋转一个偏光镜，观察到透过光线的亮度随着旋转角度的变化而变化。
2. 大飞轮实验第一步，我们先调整飞轮的转速为最低档位，然后将手放在飞轮上，观察到飞轮自转时手感较轻。
第二步，我们逐渐增加飞轮的转速，观察到手感逐渐变重，甚至有时会出现感觉手被向外推的现象。
3. 磁场实验第一步，我们将磁体放入实验箱，并在实验箱内移动磁感应探头，记录下不同位置的磁感应强度。
第二步，我们将一个导线放在实验箱中，通上电流后观察导线所受的力的方向和大小。
4. 电学实验第一步，我们连接一个电路，其中包括一个电池、一根导线和一个电阻。
然后使用万用表测量电路中的电流和电压。
第二步，我们改变电阻的大小，观察电路中的电流和电压随之变化。
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光电子技术实验报告
实验五光电池特性实验
一．实验目的：
1．学习掌握硅光电池的工作原理。
2．学习掌握硅光电池的基本特性。
3．掌握硅光电池基本特性测试方法。
二．实验原理：
光电池是一种不需要加偏置电压就能把光能直接转换成电能的ＰＮ结光电器件，按光电池的功用可将其分为两大类：即太阳能光电池和测量光电池，本仪器用的是测量用的硅光电池，其主要功能是作为光电探测，即在不加偏置的情况下将光信号转换成电信号。
图（20）图（21）如图（20）所示为2DR型硅光电池的结构，它是以P型硅为衬底（即在本征型硅材料中掺入三价元素硼或镓等），然后在衬底上扩散磷而形成N型层并将其作为受光面。
如图（21）所示当光作用于PN结时，耗尽区内的光生电子与空穴在内建电场力的作用下分别向N区和P区运动，在闭合电路中将产生输出电流IL,且负载电阻RL上产生电压降为U。
显然，PN结获得的偏置电压U与光电池输出电流IL与负载电阻RL有关，即U=IL•RL，当以输出电流的IL为电流和电压的正方向时，可以得到如图（22）所示的伏安特性曲线。
图（22）图（23）光电池在不同的光强照射下可以产生不同的光电流和光生电动势，硅光电池的光照特性曲线如图（23）所示，短路电流在很大范围内与光强成线性关系，开路电压随光强变化是非线性的，并且当照度在2000lx时就趋于饱和，因此，把光电池作为测量元件时，应把它当作电流源来使用，不宜用作电压源。
硒光电池和硅光电池的光谱特性曲线如图（25）所示，不同的光电池其光谱峰值的位置不同，硅光电池的在800nm附近，硒光电池的在540nm附近，硅光电池的光谱范围很广，在450～1100nm之间，硒光电池的光谱范围为340～750nm。
图（24）图（25）光电池的温度特性主要描述光电池的开路电压和短路电流随温度变化的情况，由于它关系到应用光电池设备的温度漂移，影响到测量精度或控制精度等主要指标，光电池的温度特性如图（24）所示。
开路电压随温度升高而下降的速度较快，而短路电流随温度升高而缓慢增加，因此，当使用光电池作为测量元件时，在系统设计中应考虑到温度的漂移，并采取相应的措施进行补偿。
三．实验所需部件：
两种光电池、各类光源、实验选配单元、数字电压表(4 1/2位)自备、微安表（毫安表）、激光器、照度计（用户选配）。
四．实验步骤：
图（26）图（27）
1.光电池短路电流测试，光电池的内阻在不同光照时是不同的，所以在测得暗光条件下光电池的内阻后按图（26）接线，应选用相对小得多的负载电阻。
(这样所测得的电流近似短路电流)，试用阻值为1.5Ω、5.1Ω、10Ω、51Ω或更大的的负载电阻接入测试电路（电阻可插入试件插座中）。
打开光源，在不同的距离和角度照射光电池，记录光电流的变化情况。
由于实验器材中没有小电阻，因此我们只取了R=0.1KΩ和R=1KΩ的大负载进行实验，结果如下：
(1)R=0.1KΩ
(2) R=1KΩ
R=0.1KΩ
R=1KΩ
由图像可见，接入大负载时光电流与光照度之间的关系是非线性的。
2.光电池的伏安特性测试，按照图（27）所示连接好实验线路，其中负载电阻用选配单元中的可调电阻(从100Ω调至680KΩ)。
光源用高亮度卤素灯，分别选用“弱光”、“中光”和“强光”三种照度。
(1)光电池伏安特性测试数据表（照度：弱，2圈）
(2)光电池伏安特性测试数据表（照度：中，6圈）
(3)光电池伏安特性测试数据表（照度：强，10圈）
照度：2圈
照度：6圈
照度：10圈
可以看到，伏安特性曲线与图（22）相符，负载电阻较小时光电压与光电流呈线性关系，较大时则成非线性关系，与横轴的交点为开路电压U oc。
3. 光电池的光照度特性测试，按图（27）接线，光源选用高亮度卤素灯，从“弱-强”仔细调节光源电位器取得多种光照度，测出光电池在相对光照度为“弱光”到逐步增强的光电流数据。
负载电阻R=100Ω。
光电池光照特性测试数据表
从图中可以看出，光强较大时，光生电压趋于饱和，而光生电流与照度呈较好的线性关系。
4. 光电池的光谱特性测试，不同的半导体材料制成的光电池有着不同的光谱特性，参考图（25），当不同波长的入射光照到光电池的光敏面上，光电池就有不同的灵敏度。
照图（27）接线，用高亮度LED（红、黄、绿、蓝、白）作为光源。
发光管的接线参照图（7）。
限流电阻用选配单元上的1K～100K档电位器，首先应置电位器阻值为最大，开启电源后缓慢调小阻值，使发光管逐步发光至最亮。
分别测出光电池在各种光源照射下的光电流，再用固体激光器作为光源，测得光电流，将测得的数据记入下表：
上图中，光电池的光谱特性与图（25）中硒光电池的光谱特性大体相同。