光电效应实验用超窄带通滤光片的设计

２０１０年４月

长治学院学报

Ａｐｒ．，２０１０

第２７卷第２期

Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈａｎｇｚｈｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

Ｖｏ１．２７．Ｎｏ．２

光电效应实验用超窄带通滤光片的设计

郝联捷

（长治卫生学校，山西长治０４６０００）

摘 要：为了消除光电效应实验中因滤光片带宽较大而导致的误差，利用Ａｎｄｅｒｓｏｎ局域的概念，采用

随机探索式优化法，设计出带通位置在特征峰处的超窄带滤光片。结果表明，该窄带通滤光片能够很好的

满足光电效应实验中对滤光片的需求。

关键词：光电效应；非规整；膜系；超窄；带通；滤光片

中图分类号：０４８２．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—２０１４（２０１０）０２－００２９－０３

１ 引言

机探索式膜系设计方法，设计了带通较窄，通带区

域投射系数较高的滤光片。

光电效应实验揭示了光的量子性质，用光电效

应法测普朗克常量是各大学普遍开设的实验内容。

但是，测量普朗克常量ｈ时，很难获得较高精度。一

个比较重要的原因就在于目前通常使用的滤波片

并不能很好的将所需谱线以外的其他谱线滤除，导

致测量结果有所偏差。本文采用一种目前较为流行

瑚０●ｏｏ．Ｏ蛐０ ６ｃ０＿０

的膜层设计算法对光电效应实验中使用的滤光片

＾＾ｍ

图１ Ａ关系曲线

加以重新设计，并对其性能及特点加以讨论。

３膜系设计理论及随机探索算法的实现

２传统光电效应滤波片性能分析

膜系设计理论的基础是光学多层膜系统的光

现今，利用光电效应测普朗克常量实验所依据

谱系数计算，关键是评价函数的选取和构造以及算

的理论基础是爱因斯坦光电方程：

法的设计。一般采用特征矩阵法来计算多层膜系统

砌＝ １ ２ （２

的光谱系数。常规的超窄带通滤光片设计多采用类

．

１）

似于Ｆ—Ｐ（Ｆａｂｒｙ—Ｐｅｒｏｔ）干涉仪的结构，即在两个

其中，ｒｌｌ和Ｖｍ是光电子的质量和最大初速

／４膜系构造的高反射层间夹一间隔层的设计 。

度，Ａ为逸出功，ｈ为普朗克常量，ｖ为入射光的频

这种设计可以给出带宽非常窄的滤光片，但它对膜

率。从中可以看出，滤光片滤色效果的好坏很大程

系中厚度的涨落非常敏感。只要膜厚出现微小的涨

度上决定了结果的准确度 。

落，就会使滤光片的性能明显退化，因而对膜厚的

图１是光电效应实验常用的滤光片，从左至右

控制精度要求很高。

分别为３６５ ｎｍ，４０５ ｎｍ，４３６ ｎｍ，５４６ ｎｍ，５７７ ｎｍ

为此，现将光子晶体中Ａｎｄｅｒｓｏｎ局域模的概念

滤光片的透过率曲线。可以看出，此类滤光片均存

引入到滤光片的设计中来，并运用随机探索式优化

在着带宽较大，透射系数较小的问题ｉ２］。本文借鉴随

算法，提出采用非规整膜系替代常规的 ／４膜系以

收稿日期：２ｏｏ９一－１２—１６

作者简介：郝联捷（１９６５一），男，山西黎城人，讲师，主要从事物理教学工作。

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