Хід виконання роботи

1. Окуляр зорової труби й лупу шкали установити (обертаючи їхні оправи) на максимальну різкість зображення так, щоб вертикальна лінія, що розділяє поле зору на дві половинки, була ясно видна, а в полі зору лупи чітко були видні штрихи й цифри шкали й ноніуса.

2. Перед початком виміру прилад необхідно установити на нуль (виконує лаборант). Для цього, при відсутності в камері кювети, обертанням рукоятки клинового компенсатора необхідно домогтися однорідності обох половинок поля зору, при цьому нульові поділки шкали ноніуса повинні збігатися. За допомогою ключа сумістіть нульову поділку ноніуса з нульовою поділкою шкали.

3. У камеру приладу вкладіть кювету з розчином цукру відомої концентрації. При цьому освітленість частин поля зору порушується. Обертаючи рукоятку хвильового компенсатора, необхідно знову зрівняти яскравість полів зору. Відрахувати по шкалі й ноніусу кут повороту площини поляризації .

4. Вилучіть із камери поляриметра кювету кювету з відомою концентрацією цукру і проведіть установку поляриметра згідно п.2. Уставте у камеру поляриметра кювету з невідомою концентрацією цукру і проведіть вимірювання згідно п.3.

5. Вимірювання кутів та проведіть 7 разів, вирівнюючи при кожнім відліку освітленість обох половин поля зору із заміною в камері приладу відповідних кювет.

6. Дані вимірювань занесіть у таблицю.

Обробка результатів вимірювання.

1. Обчислення провести статистичним методом обробки результатів не прямих вимірювань у додатку Excel.

2. Результат вимірювання представте у виді

.

Проаналізуйте одержані у роботі результати і висновки запишіть до протоколу.

Контрольні питання

1. Поясніть сутність явища поляризації світла. Яке світло називається плоскополяризованим?

2. Чим відрізняється природне світло від плоскополяризованого?

3. Які речовини називаються оптично активними?

4. Поясніть сутність явища обертання площини поляризації.

5. Що таке питоме обертання площини поляризації?

ВИЗНАЧЕННЯ ІНТЕГРАЛЬНОЇ ЧУТЛИВОСТІ

ФОТОЕЛЕМЕНТА

Мета роботи

обчислити коефіцієнт інтегральної чутливості фотоелемента.

Прилади та обладнання

фотоелемент, оптична лава, освітлювальна лампочка, джерела живлення.

Коротка теорія

Фотоелемент - це прилад, у якому використовується зовнішній або внутрішній фотоефект.

В елементарному акті фотоефекта електрон поглинає квант світла . Маючи цю, додаткову до теплової, енергію вільний електрон металу може подолати поверхневий потенціальний бар'єр і вийти за поверхню провідника у вакуум чи газ. Такий фотоефект називається зовнішнім.

У внутрішньому фотоефекті валентний електрон може перейти у зону провідності, що приводить, наприклад, у провідниках та діелектриках до збільшення їх провідності , яка називається фотопровідністю.

Якщо світловий потік падає на замикаючий шар на границі напівпровідників або напівпровідника й металу, то за рахунок внутрішнього фотоефекта, в ньому виникає фотострум.

Під дією світлового потоку на напівпровідники може відбутися зміна електричного поля кристалів і, в наслідок цього, на границі двох різних (р й n) напівпровідників або напівпровідника й металу з'явиться ЕРС, яка називається фото-ЕРС.

Світловий потік  це енергія, що переноситься світловими променями за одиницю часу через поверхню dS у тілесному куті

. (1)

В (1) величина І називається інтенсивністю світлового потоку. Чисельно інтенсивність дорівнює світловій енергії, що розповсюджується у одиничному тілесному куті через одиничну поверхню площини , перпендикулярну напрямку розповсюдження світла за одиницю часу.

Одиницею вимірювання світлового потоку є люмен (лм) – це світлова енергія, що розповсюджується в одиницю тілесного кута через одиничний поперечний переріз уздовж її нормалі.

Під тілесним кутом розуміють частину простору, яка обмежена замкненою конічною поверхнею. Мірою тілесного кута є відношення площі сфери , вирізаної конічною поверхнею на сфері довільного радіуса R із центром у вершині конуса до квадрата радіуса сфери

. (2)

Якщо , то . Тілесний кут, що охоплює усю поверхню сфери , дорівнює .

2. Сила світла J. Точкове джерело світла характеризується силою світла, яка обчислюється за формулою

. (3)

Повний світловий потік (1) від точкового джерела може бути обчислений з (3) так

. (4)

Будь-яке джерело світла зі світловим потоком Ф можна характеризувати середньою сферичною силою світла

. (5)

Одиницею сили світла є кандела, яка відноситься до основних фізичних одиниць. Кандела  сила світла, що випромінюється з площі м² перерізу повного випромінювача в перпендикулярному до цього перерізу напрямку при температурі випромінювача, яка дорівнює температурі тверднення платини (2042 К) при тиску 101325 Па. До складу еталона входять два повних випромінювачі та установка передачі розміру вторинним еталонам.

3. Освітленість Е. Під освітленістю поверхні розуміють величину світлового потоку, що падає перпендикулярно на одиничну поверхню і вона може бути обчислена так

, (6)

де  світловий потік, що падає на поверхню .

Одиницею вимірювання освітленості є люкс (лк)  яка чисельно дорівнює одиничному світловому потокові, що падає нормально на одиничну плоску поверхню.

4. Точкове джерело світла. Під точковим розуміють джерело світла, лінійними розмірами якого можна знехтувати у порівнянні з відстанню, із якої воно досліджується.

Інтенсивність та сила світла точкового джерела зв'язані між собою співвідношенням

, (7)

де r  відстань від джерела світла.

Освітленість від точкового джерела визначається так

, (8)

д е  кут між напрямком світлового потоку й нормаллю до освітлюваної поверхні.

У даній роботі необхідно визначити інтегральну чутливість фотоелемента із замикаючим шаром.

Схема установки представлена на Мал.7. Фотоелементи з фотоефектом у замикаючому шарі виготовляються з напівпровідників, наприклад, з селену, закису міді, сірчистого талія, сірчистого срібла, германія або кремнію. Інтегральною чутливістю фотоелемента називається відношення сили фотоструму і до світлового потоку Ф , що падає на його світлочутливу поверхню

.

Звичайно, ця чутливість виміряється в мікроамперах на люмен.

Схема установки представлена на Мал.***, де S-лампочка накалювання, Ф-фотоелемент, А-амперметр, R- реостат, джерело струму. Лампочка накалювання, в першому наближенні, може вважатися точковим джерелом світла. Реостатом R регулюється сила струму в ланцюзі лампочки накалювання.

Нехай сила світла лампи при заданій силі струму складає J, тоді світловий потік, що падає на фотоелемент, визначиться формулою

(9)

де r - відстань від джерела світла до діафрагми фотоелемента; S - площа його світлочутливої поверхні.

Якщо при падінні світлового потоку, струм у ланцюзі фотоелемента складає і А, то інтегральна чутливість фотоелемента при даній температурі освітлювача, може бути обчислена за формулою

. (10)