Методика проведения эксперимента. Часть 1. Снятие ВАХ фотоэлементов

Часть 1. Снятие ВАХ фотоэлементов.

1. Подключить приборы к сети.

2. Установить фотоэлемент на оптическом рельсе на расстоянии 30 – 40 см от лампы – осветителя.

3. Включить блок питания лампы осветителя и источника напряжения для фотоэлемента.

4. Изменяя напряжение выпрямителя от 10 В до 200 В с помощью регулятора «0 – 250 В» с шагом не более 20 В, измерить соответствующий ток через фотоэлемент по микроамперметру.

5. Данные занести в таблицу.

6. Установить перед лампой газонаполненный фотоэлемент (предварительно выключив лампу – осветитель и блок питания) повторить снятие ВАХ для этого фотоэлемента.

7. Построить ВАХ фотоэлемента, то есть зависимость I = f(U) для обоих фотоэлементов.

Часть 2. Снятие спектральной характеристики фотоэлементов – зависимости фототока от длины волны падающего света.

1. Изучить схему опыта (рис.)

2. Установить лампу осветитель перед объективом монохроматора.

3. Установить вакуумный фотоэлемент перед окуляром монохроматора.

4. Поставить на объектив монохроматора щель шириной 1 мм.

5. С помощью ручки монохроматора установить на шкале длину волны 400 нм.

6. Установить регулятор «0 – 250 В» в среднее положение (~100 В)

7. Включить питание приборов.

8. Увеличивая длину волны от 400 нм до 650 нм с интервалом через 25 нм, записать показания вольтметра U для разных l. Результаты занести в таблицу.

9. Рассчитать соответствующие фототоки по формуле , где R – сопротивление микроамперметра (10⁶ Ом) R_ф - сопротивление фотоэлемента (~ 2 МОм +/- 100 кОм)

10. Проделать тоже самое с газонаполненным фотоэлементом, подключив его к схеме.

11. Построить графики зависимости фототока от длины волны J = f(l) для обоих фотоэлементов.

12. Определить по графику вакуумного фотоэлемента l_min, соответствующую максимальной чувствительности фотоэлемента.

Часть 3. Определение чувствительности вакуумного фотоэлемента.

1. Измерить освещенность Е вакуумного фотоэлемента с помощью люксметра. Для этого переключатель диапазонов люксметра перевести в положение 2. Вынуть держатель с фотоэлементом из гнезда, отнести его от лампы-осветителя на расстояние» 20см. Включив осветитель, записать показания люксметра.

2. По вольтамперной характеристике вакуумного фотоэлемента, при выполнении задания 1, найти токе насыщения J_н.

3. Измерить диаметр d окна вакуумного фотоэлемента.

4. Рассчитать чувствительность g фотоэлемента по формуле , где , Е – освещенность фотоэлемента в люксах)

Часть 4. Оценка квантового выхода вакуумного фотоэффекта.

1. По спектральной характеристике вакуумного фотоэлемента определить длину волны l_мax, соответствующую максимальной чувствительности и частоту

2. Оценить квантовый выход d фотоэффекта по формуле: отсюда , где Ф – световой поток, найденный при выполнении задания 1.

Контрольные вопросы.

1. Почему в фотоэлементах, работающий в области видимого света светочувствительный слой делается из щелочных металлов?

2. Что называется красной границей фотоэффекта и от чего зависит ее значение?

3. Что мешает тому, чтобы квантовый выход равнялся 1?

4. Как объяснить различный характер зависимости фототока от напряжения в вакуумном и газонаполненном фотоэлементах?

5. Каковы достоинства и недостатки вакуумных и газонаполненных фотоэлементов?

6. Опишите устройство и принцип действия монохроматора, использованного в данной работе.

7. Объясните методику проведения экспериментов

8. Каким образом измеряются физические величины, входящие в основные рабочие формулы лабораторной работы

Литература

1 Сивухин

2 Савельев