Визначення інтегральної чутливості фотоелемента
ВИЗНАЧЕННЯ ІНТЕГРАЛЬНОЇ чутливості фотоелементів
Прізвище І.Б. _________________ Група __________ Дата ______
Верхній напівпрозорий електрод (1) являє собою дуже тонкий шар металу, нанесений випаровуванням у вакуумі на шар напівпровідника (3). При цьому між провідником і напівпровідником (в нашому випадку це срібло і сірчисте срібло) утворюється проміжний шар (2), званий запірним. Запірний шар має властивість пропускати електрони переважно в одному якомусь напрямку, тобто є своєрідним електронним вентилем. При висвітленні фотоелемента світлом світлова енергія частково поглинається електронами металевого напівпрозорого електроду (1) і частково електронами напівпровідника (3).
Завдяки вентильним властивостями запірного шару (2), енергетично збагачені електрони при своєму хаотичному русі частіше переходять з напівпрозорого електроду (1) в напівпровідник (3) (проводить напрямок в запірному шарі), ніж у зворотному напрямку.
Таким чином, падаючий на фотоелемент світло викликає рух електронів усередині фотоелемента від верхнього напівпрозорого електроду (1) через запірний шар (2) до напівпровідника (3) і нижнього електрода фотоелемента (4). В результаті цього на верхньому електроді фотоелемента (внаслідок припливу до нього електронів) з'являється надлишковий позитивний заряд, а на нижньому електроді - негативний заряд. Отже, виникає різниця потенціалів на електродах фотоелемента і у зовнішній замкненого кола проходить електричний струм (фотострум).
У цій лабораторній роботі необхідно побудувати статичну характеристику сірчистої-срібного фотоелемента, тобто графічну залежність
Тут i ф - фотострум; Ф - світловий потік, що падає на фотоелемент в люменах.
З цієї характеристики можна визначити середню інтегральну чутливість фотоелемента, тобто величину фотоструму, одержуваного від фотоелемента замкнутого на малий опір при освітленні його одиницею потоку білого світла лампи розжарювання. Чутливість фотоелемента (# 951;) вимірюється величиною фотоструму (i), вираженого в А і обумовленого світловим потоком (Ф) в один люмен:
Фотоелемент Ф. захищений металевою трубкою від розсіяного світла, укріплений нерухомо на дерев'яній підставці. Клеми фотоелемента з'єднані зі стрілочним гальванометром Г (мал.55).
Усередині металевої трубки меншого діаметру (не зазначеної на малюнку) знаходиться електрична лампочка силою світла в 2 свічки.
Лампочка харчується від понижувального трансформатора Тр. Металева трубка з лампочкою вставляється в захисну трубку фотоелемента. Переміщаючи трубку з лампочкою всередині трубки з фотоелементом, можна змінювати відстань # 8467; між лампочкою і фотоелементом.
Мінімальна відстань від лампочки до фотоелемента (R) зазначено на панелі установки.
Порядок виконання роботи.
1. Тумблером Тб включити трансформатор, що живить лампочку і, переміщаючи трубку з лампочкою всередині трубки з фотоелементом, встановити стрілку гальванометра на двадцятій поділ шкали.
2. Переміщуючи трубку з лампочкою, встановити стрілку гальванометра послідовно на 18, 16, ... 4, 2 розподіл шкали. Для кожного значення фотоструму необхідно знайти відстань між лампочкою і фотоелементом, для чого до початкового відстані R необхідно додати відстань, на яке висунуто стрижень.
3. Всі дані досвіду записати в таблицю.
Число поділок гальванометра
4. За даними граф 2 і 5 з таблиці побудувати графічну залежність i ф = ƒ (Ф) і визначити інтегральну чутливість фотоелемента:
1. Досліди Герца і Столєтова.
2. Три закони фотоефекту.
3. Залежність фотоструму від напруги. Який струм називається струмом насичення? Яка напруга називається закриває?
4. Рівняння Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту.
5. Що називається роботою виходу? Від чого залежить робота виходу?
6. Що називається червоною кордоном фотоефекту?
7. Чому дорівнює кінетична енергія електронів, що вилетіли з катода під дією падаючого світла?
8. Побудуйте графік залежності кінетичної енергії і швидкості фотоелектронів від частоти падаючого світла.
9. Поясніть за допомогою рівняння Ейнштейна закони фотоефекту.
10. Які пристрої називаються фотоелементами? Застосування фотоелементів.
11. Як при заданій частоті світла зміниться фототок насичення зі зменшенням освітленості катода?
12. Як з дослідів по фотоефекту визначається постійна Планка?
13. Як влаштований вентильний фотоелемент?
14. Поясніть виникнення контактної різниці потенціалів при контакті метал - напівпровідник n-типу.
15. У чому полягає внутрішній фотоефект?
16. Чому фотознімки виявляють при червоному світлі?
17. Чи можна фотографувати предмети в абсолютно темній кімнаті? Чому?