Виконання завдання 2.

1. На макеті лазера ознайомитися з його будовою і призначенням окремих вузлів.

2. Проградуюйте монохроматор УМ – 2 за допомогою спектра неонової лампи. Побудуйте графік градуювання λ=f(N), де N покази барабана монохроматора. Для градуювання приладу використовується стрілка, яку видно в окуляр (рис.8.) Покази барабана відповідають збігу лінії випромінювання з гострим краєм стрілки (1).

3. Настроїти установку для спостереження спектрів неону і лазера. Знайдіть розходження в спектрах. Обґрунтуйте їх.

Звіт за виконану роботу:

1. Описати будову He – Ne — лазера (на підставі огляду макета). Зробити принциповий малюнок.

2. Записати основні фізичні принципи роботи лазера.

3. З’ясувати, чим відрізняються спектри випромінювання неона і лазера.

4. Пояснити причину виникнення світлового потоку He–Ne — лазера, та особливості його формування.

5. Привести виміри кута розходження світлового пучка та довжини хвилі спектра випромінювання лазера.

6. Які лінії може випромінювати He–Ne — лазер? Яку випромінює?

Література

1. Савельев И.В. Курс общей физики т.З -M., 1979.

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Атомная и ядерная физика Ч.1 - M., 1988.

3. Матвеев A.H. Атомная физика. - M., "Высшая школа". 1989.

4. Физический практикум: электричество и оптика. Под редакцией Ивириновой В.И. - М., 1968.

Лабораторна робота № 8

ДОСЛІДЖЕННЯ ФОТООПОРУ З ВЛАСНОЮ ФОТОПРОВІДНІСТЮ.

Мета роботи: познайомитися з фізичними властивостями фотоопору та методикою отримання характеристик фотоопору .

Завдання: дослідним шляхом отримати данні для побудови графіків, що характеризують властивості фотоопору (ФО); знайти параметри ФО.

Обладнання: монохроматор, джерело світла, ФО, вольтметр і міліамперметр, джерело напруги, метрова лінійка, графіки градуювання монохроматора, осцилограф, мигаюче джерело світла.

1. Теоретичні відомості.

Фотоопір - це напівпровідниковий прилад, в якому електричний опір змінюється під дією зовнішнього електромагнітного випромінювання.

Додаткова провідність(ФО), що виникає під дією світла, являє собою фотопровідність, обумовлену внутрішнім фотоефектом.

В напівпровідниках основна провідність σ₀ обумовлена тепловим збудженням носіїв заряду. Ця провідність дістала назву темнової, тому що відповідає провідності затемненого провідника. При його освітленні виникають додаткові носії заряду, які збільшують загальну концентрацію вільних зарядів. В результаті провідність провідника σ збільшується на деяку величину Δσ і рівна:

σ = σ₀ + Δσ

Додаткова провідність Δσ визначається рядом чинників:

а) кількістю генеруючих електронно-дірочних пар (ψ);

б) рухливістю електронів μ_е і дірок μ_д , тривалістю їх життя τ_е і τ_д;

Зміна фотопровідності Δσ визначається формулою:

Δσ _Ф = ψ(μеτ_е+μ_дτ_д)

μ і τ залежить від властивостей напівпровідника, а ψ – від властивостей випромінювання і його взаємодії з напівпровідником.

Світлове випромінювання характеризується інтенсивністю (İ) і спектральним складом (ν). Взаємодія світла з напівпровідником визначається коефіцієнтом поглинання світла речовиною (К) і квантовим виходом (ή) (відношення числа утворених носіїв до числа поглинених фотонів). При збільшенні частоти ν випромінювання збільшується квантовий вихід ή, але й одночасно зростає коефіцієнт поглинання К і світло не проникає в товщу речовини. Дія обох факторів може збільшити або зменшити коефіцієнт генераціі ψ, тому Δσ _ф залежить від частоти падаючого світла, тобто:

Δσ _ф = ƒ(ν) ,

Коефіцієнт генерації також залежить від інтенсивності світла. Зі збільшенням (І) - збільшується ψ, але можлива і "насиченість" величини ψ . Це відбувається тоді, коли під дією світла всі можливі електрони перейдуть в зону провідності.

В роботі необхідно знайти і вивчити зв'язок між фотопровідністю і характеристиками світлового випромінювання: довжину хвилі λ_mах, на яку припадає максимум спектральної чутливості ФО; темновий R_T і світловий опір R_с ФО; інтегральну чутливість ФО, яка дорівнює γ = Δі/ΔФ , (Δі–наростання фотоструму при збільшенні світлової енергії на величину ΔФ); час життя τ нерівноважних носіїв заряду.

Для визначення характеристик ФО необхідно отримати залежність фотоструму І_ф від ряду величин і побудувати відповідні графіки.

1. І_ф = f(λ) , де λ - довжина хвилі монохроматичного світла, яким опромінюється ФО (спектральна характеристика ФО)

­

Рис. 1

Спектральна характеристика ФО

2. І_ф =φ(U) , де U - напруга, прикладена до ФО (вольтамперна

характеристика ФО)

Рис. 2

Вольтамперна характеристика ФО (1- в темряві, 2 - при освітленні).

3. І _ф = ξ(Ф) , де Ф - світловий потік, який припадає на площу S віконця ФО (люксамперна характеристика ФО)

Рис. 3

Люксамперна характеристика ФО

При проведенні досліду для одержання залежностей І_ф від, U і Ф треба дотримуватися таких умов:

1. f(λ.) - знаходять при U = const і N_λ,= const (N_λ. - потік фотонів);

2. для одержання І_ф=φ(U) треба мати сталим світловий потік Ф, що подаємо на ФО;

3. І_ф=ξ(Ф) одержують при сталій напрузі U на ФО і сталою силою світла джерела випромінювання.