Описание установки

Вданной работе используется селеновый фотоэлемент с запирающим слоем (рис.1). Он состоит из опорной полированной железной пластинки 4, на которую нанесён слой селена 3, обладающий дырочной проводимостью. На поверхность селена нанесена тонкая, прозрачная для световых лучей плёнка серебра 1 (толщиной от 0,1 до 0,001 мк). В результате диффузий атомов серебра внутрь селена образуется слой селена с примесью, который обладает электронной проводимостью. Таким образом, создаётся контакт между чистым селеном и селеном с примесью, т.е. возникает запирающий слой (пунктирная линия), препятствующий движению основных носителей зарядов. При освещении фотоэлемента, свет легко проходит через тонкую плёнку серебра, образуя электронно-дырочные пары. Образовавшиеся электроны могут свободно двигаться только к плёнке серебра, заряжая её отрицательно, а нижний слой селена, обладающий p-проводимостью, и основание (железная пластинка) заряжаются положительно. Если соединить проводниками серебряную плёнку и железную пластинку, то гальванометр 2, включённый в цепь, покажет силу тока, текущего от железа к верхнему электроду 5, представляющего металлическое кольцо, плотно прилегающее к серебряной плёнке.

Для выполнения работы собирают установку, изображённую на рис.2. На оптическую скамью 3 устанавливают источник света 1 и фотоэлемент 2. В качестве источника света используют лампу накаливания с прямоугольной нитью. Лампу следует расположить на оптической скамье так, чтобы нить накала была перпендикулярна поверхности фотоэлемента (при этом источник света, примерно, можно считать точечным).

При исследовании распределения освещённости вокруг лампы 1 её следует установить в центре круга 2 со шкалой в градусах так, чтобы она могла поворачиваться вокруг оси (рис.3). К вертикальной стойке 3 крепится фотоэлемент 4.

Порядок выполнения работы

1. Градуировка фотоэлемента в качестве люксметра (определение цены деления микроамперметра в люксах).

1. Собрать схему в соответствии с рисунком 2 на оптической скамье.

2. Подать на электрическую лампочку такое напряжение от источника, при котором известна сила света I лампочки.

3. Установить фотоэлемент на таком расстоянии от лампочки, чтобы стрелка микроамперметра находилась на каком-либо делении n во второй половине шкалы.

Примечание: Опыт нужно проводить в затемнённой лаборатории. Степень затемнения должна быть такой, чтобы при выключении лампочки стрелка микроамперметра устанавливалась на нулевое деление.

4. Измерить расстояние R от нити лампочки до рабочей поверхности фотоэлемента. Опыт повторить для разных расстояний, изменяя их на равные интервалы, например, через каждые 0,1 м. Данные записать в таблицу.

   N n/n	n, дел	R, м	I, кд	E0, лк/дел	<E0>, лк/дел

5. Определить цену деления микроамперметра в люксах для каждого измерения по формуле .

6. Рассчитать среднее значение цены деления <E₀>.

2. Измерение освещённости поверхности.

1. Микроамперметр с фотоэлементом снять с установки и расположить так, чтобы активная поверхность фотоэлемента находилась над той поверхностью, освещённость которой необходимо измерить (на рабочей поверхности стола или подоконника). Поверхность фотоэлемента должна быть расположена параллельно поверхности, освещённость которой определяется.

2. Измерить количество делений n, на которое отклонилась стрелка микроамперметра.

3. Определить освещённость по формуле E = <E₀> · n.