Перечень оборудования

1. Лабораторная установка.

Методика эксперимента

Установка для выполнения работы состоит из двух бло­ков: БЛ-1 и БЛ-2 (рис. 5).

Блок БЛ-1 обеспечивает ступенчатое изменение тока нака­ла лампочки осветителя переключателем ГО «СВ. ПОТОК» (с четырьмя ступенями регулирования величины светового потока, не считая нулевой), переключение рода работы с исследования внешнего фотоэффекта на изучение внутреннего фотоэффекта (переключателем П1 «ВНУТР.-ВНЕШН.) и снятие вольт-ампер­ной характеристики фотодиода ФД-21 в фотогальваническом ре­жиме при прямом и обратном включении (последние устанавли­ваются при помощи переключателя ГО «ПРЯМ.-ОБРАТ.). На. лицевой панели блока БЛ-1 помещены также приборы для из­мерения силы тока и напряжения, тумблер включения блока, ручка потенциометра и лампочка, сигнализирующая о включён- 1

ном состоянии прибора (рис. 5).

В блоке БЛ-2 (рис. 5) имеются осветитель, три сменных цветных светофильтра и переключатель 4 для смены фотоэле­ментов (фотодиод включается в измерительную цепь при вытя-

гивании ручки переключателя 4 на себя).

" ... . ■

Требования безопасности труда

1. Перед началом работы на установке необходимо ознако­миться с назначением и расположением ее органов управ­ления, проверить состояние сетевого шнура и вилки, убе­диться в надежности присоединения клеммы заземления корпуса к шине защитного заземления.

2. Включение установки производится только с разрешения преподавателя или лаборанта и в их присутствии.

3. Необходимо учитывать, что в установке используется напряжение 220 В, опасное для жизни, поэтому при работе следует соблюдать осторожность и аккуратность, не до­пускать сгибания сетевого шнура.

4. В случае возникновения неисправностей необходимо от­ключить установку и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Включить тумблер 8 на блоке БЛ-1 (рис. 5) и дать прибору прогреться в течение 2 минут.

2. Установить переключатель П1 на блоке БЛ-1 в положение "ВНУТР.", а переключатель П2 - в положение "ПРЯМ.".

3. Вытянуть на себя до упора ручку переключателя 4 на блоке БЛ-2.

4. Установить ручку переключателя ПЗ на блоке БЛ-1 в поло­жение «0».

5. Вращая ручку потенциометра 7 на блоке БЛ-1 и изменяя тем самым напряжение, приложенное к фотодиоду, при помощи вольтметра и микроамперметра снять прямую ВАХ фотодио­да в темноте, записывая в таблицу 1 каждое значение напря­жения (со знаком +) и силы тока (в делениях шкал прибо­ров). Рекомендуемая форма таблиц приведена в конце данно­го раздела.

6. Перевести ручку переключателя ГО в положение «ОБРАТ».

7. Повторить все действия по п. 5, регистрируя обратную ВАХ фотодиода в темноте, записывая в таблицу 1 все устанавли­ваемые значения напряжения со знаком «-».

8. Перевести ручку переключателя ПЗ на блоке БЛ-1 в положе­ние 1.

9. Установить на блоке БЛ-2 синий светофильтр при помощи соответствующей ручки 1.

10. Повторить все действия по п.п. 5,6,7, регистрируя ВАХ фо­тодиода при его освещении синим светом при первом уровне светового потока и записывая все результаты измерений в таблицу 2 по той же форме, что и в табл. 1.

11. Устанавливая ручку переключателя ПЗ на блоке БЛ-1 после­довательно в положения 2, 3, 4, повторить все действия по пункту 10 при каждом из этих положений.

12. Установить на блоке БЛ-2 зелёный светофильтр ручкой 2 и повторить все действия по пунктам 8, 10, 11, записывая все результаты измерений в таблицу 3 по той же форме, что и в табл.1.

13. Установить на блоке БЛ-2 красный светофильтр ручкой 3 и повторить все действия по пунктам 8; 10, 11, записывая все результаты измерений в таблицу 4 по той же форме, что и в табл. 1.

Форма таблиц: ВАХ фотодиода в темноте Таблица 1

У остальных таблиц форма такая же, но отличаются за­головки:

ВАХ фотодиода при освещении синим светом Таблица 2;

ВАХ фотодиода при освещении зелёным светом Таблица 3;

ВАХ фотодиода при освещении красным светом Таблица 4.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

1. Используя известные значения цены деления микроампермет­ра и вольтметра, которые следует узнать у преподавателя или лаборанта, пересчитать все зарегистрированные прибора­ми значения силы тока и напряжения, выразить их в едини­цах СИ и занести полученные результаты в табл. 1,2,3,4.

2. По полученным данным построить на миллиметровой бумаге семейство ВАХ фотодиода в темноте и при освещении си­ним светом (рис. 4) и определить по этим кривым значения Is ^и 1ф (последние - для каждой ВАХ в отдельности).

3. Для каждой из построенных ВАХ фотодиода определить ве­личину фото-э.д.с. Uф (рис. 4).

4. Построить график зависимости величины Uф от светового потока Ф, откладывая значения последнего по оси абсцисс в условных единицах (0, 1, 2, 3, 4), соответствующих положе­ниям переключателя ПЗ.

5. Для каждой ВАХ, снятой при освещении, рассчитать величи­ну Uф по формуле (5) и сравнить результат вычисления с соответствующим значением этой величины, определённым экспериментально в п. 3.

6. Повторить все действия по пунктам 2, 3, 4, 5 по отношению к данным, полученным при освещении фотодиода зелёным и красным светом.

7. Произвести сопоставление результатов, полученных при раз­личном спектральном составе освещения фотодиода, но при одинаковых положениях переключателя ГО и равных значе­ниях приложенного напряжения.

8. Объяснить теоретически полученные результаты и сделать вывод.

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Письменный отчет о лабораторной работе должен содер­жать следующие разделы:

1. Название работы, фамилию и инициалы исполнителя, дату её выполнения.

2. Цель работы.

3. Основные понятия (кратко, только самое главное).

4. Методика эксперимента (с кратким описанием установки).

5. Порядок выполнения работы (с таблицами полученных ре­зультатов экспериментов).

6. Обработка результатов эксперимента (с графиками, построен­ными на миллиметровой бумаге согласно указаниям работы [5] и подробными расчётами всех косвенно определяемых величин).

7. Расчёт погрешностей измерений по следующей формуле:

где ∆Uф- абсолютная погрешность определения фото-э.д.с;

К. -коэффициент, равный 1,1 (при доверительной вероятно­сти Р=0,95) [5];

∆Iф ∆Isабсолютные погрешности измерения тока насыщения в темноте и фототока; в данной установке ∆Iф =∆Is=2.5*10^-6А

∆T- абсолютная погрешность измерения температуры, ко­торую следует принять равной 0,5 К.

8. Выводы.