Описание установки. Данная установка (показана в разрезе на рис.3) позволяет перемещать источник света (лампочку накаливания) относительно фотоэлемента

Данная установка (показана в разрезе на рис.3) позволяет перемещать источник света (лампочку накаливания) относительно фотоэлемента. Для этого подвижный шток, на конце которого находится лампочка, снабжен сантиметровыми делениями. Отсчет расстояния от лампочки до фотоэлемента производится относительно корпуса установки. Светонепроницаемые камера и корпус защищают внутреннюю часть установки от попадания туда постороннего света.

Световой поток, падающий от лампочки на поверхность фотоэлемента, определяется формулой

(3)

где 1_св— (1,0 + 0,1), кд - сила света лампочки;

- телесный угол, образованный конусом лучей, попадающих на фотоэлемент.

Так как

, (4)

где см² – площадь катода, то

(5)

Электрическая схема установки приведена на рис.4

1. Снятие волътамперной характеристики фотоэлемента.

1.1. Включите питание установки. Как микроамперметр, так и вольтметр могут иметь несколько пределов измерений. Предел измерений тока устанавливается преподавателем, исходя из типа и состояния фотоэлемента. Предел измерений напряжения выбирается студентом так, чтобы ток насыщения достигался при напряжении, составляющем 50... 80 % от выбранного предела.

1.2. Определите цену деления микроамперметра и вольтметра. Рассчитать шаг изменения напряжения при условии, что для качественного построения графика необходимо иметь в данном случае не менее 15 - 20 точек.

1.3. Расстояние от источника света до фотоэлемента выбирается так, чтобы ток насыщения составлял 90... 95 % от (максимального значения шкалы). Изменяя напряжение U с шагом , измерить соответствующие значения тока . Результаты измерений занести в табл.1

Таблица 1

1.4. Повторите измерения при двух других значениях расстояния и . Рекомендуется выбирать их так, чтобы I_H составлял в этих случаях около 60 % и 30 % от соответственно.

1.5 Постройте семейство вольтамперных характеристик / = f(U) на одном листе миллиметровой бумаги с учетом требований, предъявляемых к построению графиков.

2. Снятие световой характеристики и определение интегральной чувствительности фотоэлемента.

Световой характеристикой фотоэлемента называется зависимость фототока от величины светового потока, падающего на элемент при постоянном напряжении на аноде. Знание световой характеристики необходимо для выбора типа и правильного использования фотоэлемента на практике.

Отношение величины фототока к величине светового потока, падающего на катод, называется чувствительностью фотоэлемента.

Интегральная чувствительность обозначается символом у и определяется по формуле

(4)

2.1. Установите напряжение U, при котором ток достигает насыщения при малых расстояниях (5…10 см) между лампочкой и фотокатодах. Изменяя расстояние , снимите зависимость фототока I_н от величины светового потока Ф. Так как убывание тока с увеличением расстояния происходит нелинейно, то изменять величину следуете нарастающим шагом. Диапазон варьирования выбирите так, чтобы фототок изменялся от максимального до минимального значения, а число измерений составляло не менее 10 - 15. Полученные результаты занесите в таблицу 2.

Таблица

2 2 По формуле (3) рассчитайте значения Ф для каждого . Постройте график зависимости (световая характеристика).

2.3 Для каждой точки характеристики по формуле (4) рассчитайте значения интегральной чувствительности .

После этого найти среднее значение и абсолютную ошибку , используя соотношение

Контрольные вопросы

1. Объясните явление насыщения фототока.

2. Законы внешнего фотоэффекта.

3. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

4. Что такое задерживающий потенциал?

5. Что такое краснаяграница фотоэффекта?

6. Типы фотоэлементов. Типы фотоэффектов.

7. Практическое использование фотоэффекта.

8. Принцип работыфотоумножителя.

9. Интегральная и дифференциальная чувствительности фотоэлемента. 10.Почему не наблюдается прямолинейная зависимость фототока от светового потока в газонаполненных фотоэлементах?

11.Объясните поведение построенных графиков.