Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Московский государственный строительный университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Лаб. по оптике_3-КО

.doc

Скачиваний:

Добавлен:

03.03.2015

Размер:

374.27 Кб

Скачать

☆

Квантовая оптика 128

Лабораторная работа № 3-КО

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

ФОТОЭЛЕМЕНТА С ЗАПИРАЮЩИМ СЛОЕМ

Цель работы: изучение устройства, принципа действия и интегральной чувствительности вентильного фотоэлемента.

3.1. УКАЗАНИЯ ПО ОРГАНИЗАЦИИ

САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

I. Изучить теоретический материал по конспекту лекций и учебнику [1, §202-205].

И. Изучить описание лабораторной работы.

III. Подготовить конспект и бланк отчета по лабораторной работе [2].

IV. Подготовить ответы на вопросы к допуску и защите лабораторной работы:

1. Какое явление называется фотоэффектом? Виды фотоэффекта.

2. Объясните устройство и принцип действия вентильного фотоэлемента.

3. Расскажите методику эксперимента и последовательность выполнения работы.

4. Чему равна энергия, масса, импульс фотона.

5. Что такое красная граница фотоэффекта?

6. Применение фотоэффекта.

Приборы и принадлежности: селеновый фотоэлемент; оптическая скамья с ползушками; зеркальный гальванометр; эталонная лампочка накаливания; реостат, вольтметр.

3.2. ТЕОРИЯ МЕТОДА И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Чувствительностью (интегральной) фотоэлемента называется отношение величины тока^., даваемого фотоэлементом, к величине падающего на него светового потока Ф:

(1)

Чувствительность выражают в микроамперах на люмен. Преобразуем формулу, выражая Ф через ES, а Е через i/r²:

(2)

где -освещенность поверхности фотоэлемента в том случае, когда световой поток падает нормально к освещенной поверхности;

I - сила света лампочки накаливания;

r_o - расстояние между источником света и фотоэлементом;

S - площадь светочувствительного слоя фотоэлемента» на которую падает световой поток, равная площади диафрагмы фотоэлемента.

Если D - диаметр диафрагмы, то

S=(1/4)D².

Подставляя в выражение значение S получим окончательную формулу для определения чувствительности фотоэлемента:

Селеновый фотоэлемент (рис. 3.1) состоит из железной пластинки М покрытой слоем селена а, на который нанесен сверху полупрозрачный слой золота или другого металла С. На границе между селеном и слоем золота образуется запирающий слой В. Если слой золота соединять через гальванометр с железной пластинкой и освещать селен, то кванты света будут вырывать электроны из селена, полупроводника с n-проводимостью и переводить их в золото через запирающий слой. Селен заряжается положительно. Контактный электрод (железо) подучит положительный потенциал, а второй электрод (золото) - отрицательный и таким образом получим гальванический элемент. В результате гальванометр покажет наличие тока i в цепи от Se к Au. Этот ток называется фототоком. Электроны могут переходить из одной пластинки в другую только в одном направлении (от селена к золоту), обратный переход для них закрыт, отсюда и название -запирающий слой.

3.3. ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Собрать схему, как показано на рис 3-2: ВА - оптическая скамья (деревянная рейка с миллиметровым масштабом и ползушками); Ф -селеновый фотоэлемент с колпаком и диафрагмой; G- зеркальный гальванометр; L - осветитель с лампочкой накаливании; V - вольтметр; R - потенциометр; S - источник тока; r - расстояние между фотоэлементом и лампочкой.

Светящаяся нить лампочки должна быть установлена на одной высоте с центром фотоэлемента.

2. Не включая лампочку, определить нулевую точку гальванометр» i₀ (при открытом фотоэлементе), предварительно посмотрев цену деления шкалы гальванометра).

Рис. 3.1

Рис. 3.2.

3. Установить номинальное напряжение на лампочке и поддерживать его все время реостатом R (сила света, даваемая лампочкой, и напряжение указаны на установке.

4. Фотоэлемент и источник света установить друг от друга на таком расстоянии, чтобы гальванометр давал отклонение более, чем на половину шкалы.

5. Открыв колпачок фотоэлемента, определить по гальванометру величину фототока i и расстояние r_o. Сила фототока, создаваемая светом самой лампы: = i – i₀.