北京大学：《近代物理实验 Modern Physics Laboratory》课程教案（独立实验）_3-8 单光子计数

3-8单光子计数(教案) 实验目的: 1.了解光子计数方法的基本原理,以及基本实验技术 2.了解噪声的来源,学习计算弱光检测中的信噪比 3.了解半导体制冷器的工作原理和半导体热敏电阻的测温原理。 教学内容: 1.熟悉单光子计数装置 2.测量弱光条件下光电倍増管输出脉冲幅度分布曲线,确定单光子峰 3.通过测量暗计数率和光计数率随温度的变化情况,了解降低温度是降低暗计数率的一种 有效途径 4.通过测量计算光信号信噪比随光功率和积分时间的变化,了解增加积分时间可增加信噪 比 教学要点: 1.光电倍增管的工作原理是什么?光电倍增管在微弱光信号与强光信号输入时输出信号的 差别是什么? 2.为什么可以用脉冲计数的方法检测弱光信号? 3.光电倍增管的噪声来源是什么? 4.哪些噪声信号能够与光电子信号区分开,哪些不能区分开?实验上对它们如何处理? 5.如何估计测量中的信噪比? 6.如何提高测量中的信噪比?对周围的实验环境提出什么要求?为什么增加积分时间可增 加信噪比? 7.窗式甄别器的工作特点是什么?如何测量光电倍增管输出脉冲幅度分布的微分曲线?如 何确定单光子峰? 8.使用半导体制冷器的正确步骤是什么? 9.为什么降低温度能够降低光电倍増管的暗噪声? 10.如何测量光电倍增管的温度? 11.接收光功率与推算的入射光功率是否一致?若不一致,为什么?

3-8 单光子计数（教案） 实验目的： 1. 了解光子计数方法的基本原理，以及基本实验技术； 2. 了解噪声的来源，学习计算弱光检测中的信噪比； 3. 了解半导体制冷器的工作原理和半导体热敏电阻的测温原理。 教学内容： 1. 熟悉单光子计数装置； 2. 测量弱光条件下光电倍增管输出脉冲幅度分布曲线，确定单光子峰； 3. 通过测量暗计数率和光计数率随温度的变化情况，了解降低温度是降低暗计数率的一种 有效途径； 4. 通过测量计算光信号信噪比随光功率和积分时间的变化，了解增加积分时间可增加信噪 比。 教学要点： 1. 光电倍增管的工作原理是什么？光电倍增管在微弱光信号与强光信号输入时输出信号的 差别是什么？ 2. 为什么可以用脉冲计数的方法检测弱光信号？ 3. 光电倍增管的噪声来源是什么？ 4. 哪些噪声信号能够与光电子信号区分开，哪些不能区分开？实验上对它们如何处理？ 5. 如何估计测量中的信噪比？ 6. 如何提高测量中的信噪比？对周围的实验环境提出什么要求？为什么增加积分时间可增 加信噪比？ 7. 窗式甄别器的工作特点是什么？如何测量光电倍增管输出脉冲幅度分布的微分曲线？如 何确定单光子峰？ 8. 使用半导体制冷器的正确步骤是什么？ 9. 为什么降低温度能够降低光电倍增管的暗噪声？ 10. 如何测量光电倍增管的温度？ 11. 接收光功率与推算的入射光功率是否一致？若不一致，为什么？