光電子電流波形

質問

研究で光電効果の原理から、モリブデンの電極板に405nmのレーザーを照射させ、ロックインアンプを用いて光電子電流の測定を行いました。横軸は位相で‐180°～180°までで波形の形はsin波形を描きました。
なぜ光電子電流波形はsin波形を描くのでしょうか。
どうしてもわからなかったので教えてください。

回答No.2

tadys

ロックインアンプの原理を知っていますか？
http://www.toyo.co.jp/sr/what/

ロックインアンプは周期的な信号に参照信号[ sin(ωt+φ)] を乗算して平均化（ローパスフィルタを通す）するものです。
参照信号の周波数は対象の信号と同じ周波数を使用します。

周期信号も正弦波だとすると三角関数の公式から
sinαcosβ= 0.5 { sin( α+β )+sin( α－β ) }

sin( α+β )は、平均化で消去されるので、得られるのは
sinαsinβ= 0.5 sin( α－β )

αを周期信号でωt,、βを参照信号でωt+φとすると
cos( α－β ) ＝ sin（ ωt－ (ωt+φ) ） ＝ sin( φ )
φが位相ですから sin波になります。

位相の影響を受けないようにするには参照信号に sin波とcos波を使い二つの出力のベクトル加算をすればいいです。

信号が正弦波でない場合は高調波の影響を考える必要が有ります。

回答No.1

kamobedanjoh

光電効果で発生する電流波形は，原理的には直流定電流になるはずですね。
光源が安定しているとすれば，という前提があります。
光源に与える電力が交流成分を持っていると，出力にもその影響が出るかも知れません。
光源が安定しているとすると，アンプに何らかの交流成分が混入していたか，周波数特性を持っているかと思われます。
観測された波形は，完全な交流成分では無く，リップル波形であったかと推測します。
観測装置電源からもリップルが供給されます。
何らかの誘導波が関与している可能性も考えられます。
測定方法と装置の性能等が不明なので，あくまでも想像の範囲ですが。

補足

測定方法があいまいでしたので捕捉します。
405nmのレーザー光をライトチョッパで周波数200Hｚでチョッピングすることで光を交流信号として扱います。
その光を電極板に照射させることで光電効果を起こし、ロックインアンプで電圧値を測定しロックインアンプの内部抵抗から電流値を求めます。

ご回答いただいた内容から光をチョッピングしたことで光が交流信号となるので、光電子電流波形もsin波形を描いたということでよろしいでしょうか。
また、横軸が-180°から180°である理由は測定信号と参照信号の位相差を0°にするための調節から生じたものという解釈でよろしいでしょうか。