王佳星
摘 要： 在光电产品之中，发光型和激光型二极管科技含量比较高，这两种二极管不仅具有普通二极管的特征、性能，而且相比普通二极管其工作电流更小、寿命更长、发光效率更高、色光也更艳丽。通过这两种类型二极管可以使电流流向、单方向导电性能和微电流产生的变化等得以完美体现，作者对中学阶段的一些物理实验进行了部分改进探讨。
关键词： 中学物理 物理实验 发光二极管 激光二极管
对于物理实验而言，一般采用白炽灯、钠灯、低压汞灯及氦氖激光器等作为光源。目前，发光型二极管（即通常所说的LED）、激光型二极管（即通常所说的LD）这两种半导体形式的光源构造方面十分特殊，在物理实验课程中考虑用这两种光源代替传统类型的光源，实践证明其效果比其他光源更直观和完美。我在以下几个实验中进行了探讨改进：
一、 利用发光二极管进行实验改进
1.改进凸透镜成像的规律实验
对于发光二极管而言，其具有发光率强、工作电流范围广、光色丰富、成本低廉等特性。结合这些特点，可以利用二极管对一些实验进行改进。比如：可以利用多支发光二极管取代蜡烛作为光源，其效果会得到很大程度的提升。在改进时，选择九个统一颜色的发光二极管，将其排列于同一个平面之上。再通过在每一个发光二极管上串联一个5Ω的限流电阻，为发光二极管提供6V的电压，并组成一个相应的电路图。当完成二极管拼装后，将其安装于一块事先准备好的塑料板之上，再将其固定于传统凸透镜成像实验器材上，取代原先蜡烛的位置。当接通电源之后，其发光二极管光源会呈现出F字形，而且其发光效果非常理想，让我们在观察成像效果时更明显。
2.改进玻璃变导体实验
在进行学习影响电阻大小的因素知识过程中，在老师的指导下开展了玻璃变导体实验。在与几名学生讨论后发现，可以利用五只统一颜色的高亮度发光二极管及一支9Ω的限流电阻进行串联。完成串联之后，接通6V直流电源来进行观察，发现其二极管并不会发光，这就可以证明玻璃并不具备导电的性质，也就是老师所教授的绝缘体。之后可以利用酒精灯对实验所用的玻璃灯芯进行加热后再观察。发现在加热后刚才所串联好的发光二极管开始发出亮光，由此证明玻璃灯芯开始导电，让先前的绝缘体成了导体。
二、LED在中学阶段物理实验学习中的相关应用
1.对LED具有的单方向导电性能进行判断的实验
图三是对LED在单方向导电性能方面的实验电路图：采用3伏电压，电源类型为直流电，进行正向连接的时候，也就是说红线接正极，黑线接负极，则D1进行发光；反接则D2进行发光，由此可见，LED具备单方向导电性能。
2.楞次定律实验
先对螺线管进行缠绕，绕线要求高于一万匝，裹紧后贴上白纸，标注缠绕方向，再把引线连上LED。依据螺线管具有的内径大小选择几个条形磁铁，再把这些磁铁通过透明胶带进行固定。进行实验的时候，把磁铁北极放进螺线管里面，则D2散发绿光，可以得出此时螺线管已形成感应电流，且可以对其方向进行判断，利用右手定则判断磁场方向。如果将磁铁取出，则D1散发红色的光，也能够对磁场方向进行判断，从中看出感应电流产生的磁场对于螺线管里面的磁通量造成的阻碍大小，进而得出机械能向电能进行转化及感应电流产生的磁场会阻碍磁通量变化的结论。
3.电容进行充放电方面的实验
在电容进行充放电相关实验中，电压为3伏，电源形式为直流电，电容C的数值为2200微法，耐压大于 3 伏，两个二极管D1和D2分别发出红色和绿色的光，控制电源的开关K类型是单刀双掷。在实验过程中，先将 K 推到“1”的位置，使 C处于充电状态，这个时候D1散发红光接着熄灭，由此可见其充电电流先大后小。再把K推到“2”的位置，C进行放电，此时D2散发绿光接着熄灭，由此可见其放电电流也是先大后小。通过对电流流向进行比较可知，充电时和放电时其方向恰好相反，且通过D2散发绿光可知，电容器进行充电的时候具有储电功能并在放电的时候为D2供能。
三、激光二极管在干涉实验中的应用
在开展此实验的过程中，主要针对的是共阳极激光二极管。激光二极管谐振腔中有两个谐振腔所组成，当激光二极管的光源通过反馈回到LD上时，其通过准直透镜所形成的光束直接射在透镜上。LD（半导体激光器）所射出的光束可以通过已知厚度d而且表面较为玷污反射镜，这样的过程可以形成等倾干涉测量，根据迈克耳孙干涉原理，在进行实验时所得出的数据波长为 783nm。这里值得一提的是，在利用激光二极管开展实验时，必须针对其性能参数进行非常仔细的分析和了解，这样才能确保实验所得出的数据的精准性。
四、结语
伴随LED和LD相关技术的发展，由其构成的半导体形式光源不但在功能方面能够对传统类型光源取而代之，还因为其独特的构造形式，在实验过程中比传统类型光源产生的效果更优越。与此同时，这种类型的光源具有体积比较小、发光率非常高、使用寿命很长而且价格比较便宜等许多优点。因此，可以在中学阶段物理实验中大力推行这种光源。
参考文献：
[1]李月锋，黄耀清，王欢.不同电流下发光二极管温度和光谱特性的实验研究[J].大学物理实验，2013，（02）.
[2]刘一兵，刘慧荧.高亮度发光二极管（HB—LED）及应用概况[J].湖南理工学院学报（自然科学版）， 2007，（02）.
