5 Методические указания по выполнению заданий
1. Подготовить установку к измерениям:
1.1. Включить тумблеры "Сеть" на источнике питания фотоприемника и блоке питания осветителя; установить предел измерения 10 В, включить цифровой вольтметр; после 5 минут прогрева установка готова к работе.
1.2. Установить ширину выходной щели монохроматора равной 0,2 мм;
2. Измерить спектр фотопроводимости полупроводниковых образцов.
2.1. Вращением барабана длин волн в диапазоне отсчетов 1500-3300 получить зависимость фотоЭДС от длины волны излучения, падающего на фотоприемник (спектральную зависимость сигнала фотопроводимости). Длину волны света изменять от больших длин к малым (начать с деления барабана "3300").
Запись величин производить с момента превышения сигнала над шумом, фиксируемым вольтметром на пределе максимальной чувствительности. По мере роста сигнала при необходимости переключать вольтметр на менее чувствительные пределы, учитывая, что появление на цифровом табло буквы "П" означает переполнение разрядной сетки на данном пределе.
Число необходимых точек (значений длин волн) определить самостоятельно, исходя из требований информативности определяемого спектра.
2.2. Вращением барабана длин волн установить его в положение, соответствующее максимальному значению сигнала фотопроводимости. Снять зависимость сигнала фотопроводимости от ширины входной щели (увеличивать ширину щели до 3мм с шагом 0,2 мм).
3. Обработать результаты измерений:
3.1. Перевести отсчеты на барабане последовательно в длину волны (Å, затем мкм) и энергию квантов (эВ), пользуясь соотношением (2.7).
3.2. Скорректировать полученные данные о зависимости фотопроводимости от длины волны возбуждающего света на зависимость интенсивности излучения от длины волны.
Для этого необходимо воспользоваться данными таблицы 3. Коэффициент I, приведенный в этой таблице, определяется для каждой длины волны как отношение интенсивности света на этой длине волны к максимальной интенсивности. Для нормировки значений напряжения фототока (расчета эффективного напряжения) необходимо разделить каждое измеренное значение напряжения на коэффициент I для той же длины волны.
3.3. Построить спектральную зависимость фотопроводимости. По оси абсцисс откладывать энергию фотона, по оси ординат – соответствующее значение эффективного напряжения.
3.4. Построить зависимость сигнала фотопроводимости от ширины входной щели при фиксированной длине волны падающего излучения, соответствующего максимуму фотопроводимости.
6 Указания по оформлению отчета
Допускается подготовка отчета в текстовом редакторе либо в рукописном виде.
Отчет должен содержать:
1. Название работы.
2. Фамилию, имя, отчество студентов, выполнявших работу.
3. Введение. Во введении формулируется цель исследований.
4. Краткое изложение теории, поясняющей физическую сущность изучаемого эффекта, смысл измеряемых зависимостей и физических величин.
5. Методику исследований. Приводится описание установки, объекта исследований. Здесь же приводятся необходимые конечные расчетные формулы с пояснением входящих в них величин, оценка погрешности измерений.
6. Экспериментальные результаты и их обсуждение. На основании таблиц экспериментальных данных, графических зависимостей с построенными спектрами, а также численных значений рассчитанных величин, указанных в задании, отмечаются основные закономерности, анализируются физические явления, лежащие в их основе.
7. Выводы. В выводах должен содержаться критический анализ полученных результатов.
Примечание:
Оформленный отчет по выполненной работе предъявляется преподавателю перед началом выполнения следующей работы
Таблица 2 Градуировочная таблица для пересчета делений барабана монохроматора в длину волны |
Деление барабана |
Длина волны, Å |
Деление барабана |
Длина волны, Å |
Деление барабана |
Длина волны, Å |
500 |
3980 |
1450 |
4560 |
2400 |
5730 |
550 |
4000 |
1500 |
4600 |
2450 |
5800 |
600 |
4020 |
1550 |
4640 |
2500 |
5920 |
650 |
4040 |
1600 |
4680 |
2550 |
6020 |
700 |
4070 |
1650 |
4720 |
2600 |
6130 |
750 |
4100 |
1700 |
4770 |
2650 |
6250 |
800 |
4120 |
1750 |
4820 |
2700 |
6370 |
850 |
4150 |
1800 |
4870 |
2750 |
6500 |
900 |
4190 |
1850 |
4930 |
2800 |
6620 |
950 |
4220 |
1900 |
4980 |
2850 |
6750 |
1000 |
4260 |
1950 |
5040 |
2900 |
6890 |
1050 |
4280 |
2000 |
5100 |
2950 |
7040 |
1100 |
4300 |
2050 |
5180 |
3000 |
7200 |
1150 |
4340 |
2100 |
5260 |
3050 |
7400 |
1200 |
4380 |
2150 |
5330 |
3100 |
7630 |
1250 |
4420 |
2200 |
5410 |
3150 |
7900 |
1300 |
4450 |
2250 |
5490 |
3200 |
8200 |
1350 |
4480 |
2300 |
5570 |
3250 |
8520 |
1400 |
4520 |
2350 |
5650 |
3300 |
8800 |
Таблица 3 Градуировочные данные для определения спектральной зависимости интенсивности возбуждающего излучения от лампы накаливания с вольфрамовой нитью |
L, мкм |
I, отн. Ед. |
L, мкм |
I, отн. Ед. |
L, мкм |
I, отн. Ед. |
0,35 |
0,013 |
0,452 |
0,092 |
0,602 |
0,367 |
0,36 |
0,016 |
0,456 |
0,095 |
0,613 |
0,39 |
0,37 |
0,021 |
0,46 |
0,103 |
0,625 |
0,415 |
0,38 |
0,025 |
0,464 |
0,108 |
0,637 |
0,44 |
0,39 |
0,03 |
0,468 |
0,115 |
0,65 |
0,466 |
0,398 |
0,038 |
0,472 |
0,119 |
0,662 |
0,489 |
0,4 |
0,039 |
0,477 |
0,127 |
0,675 |
0,513 |
0,402 |
0,041 |
0,482 |
0,133 |
0,689 |
0,538 |
0,404 |
0,042 |
0,487 |
0,142 |
0,704 |
0,567 |
0,407 |
0,045 |
0,493 |
0,151 |
0,72 |
0,595 |
0,41 |
0,047 |
0,498 |
0,16 |
0,74 |
0,625 |
0,412 |
0,048 |
0,504 |
0,171 |
0,763 |
0,657 |
0,415 |
0,051 |
0,51 |
0,182 |
0,79 |
0,692 |
0,419 |
0,055 |
0,518 |
0,199 |
0,82 |
0,723 |
0,422 |
0,058 |
0,526 |
0,213 |
0,852 |
0,748 |
0,426 |
0,061 |
0,533 |
0,225 |
0,88 |
0,766 |
0,428 |
0,063 |
0,541 |
0,242 |
0,9 |
0,774 |
0,43 |
0,066 |
0,549 |
0,258 |
|
|
0,434 |
0,069 |
0,557 |
0,276 |
|
|
0,438 |
0,075 |
0,565 |
0,29 |
|
|
0,442 |
0,08 |
0,573 |
0,306 |
|
|
0,445 |
0,083 |
0,58 |
0,322 |
|
|
0,448 |
0,088 |
0,592 |
0,347 |
|
|