STUDIUL PROPRIETĂȚILOR FOTOELEMENTULUI
2.1. Obiectiv: studierea proceselor fizice care stau la baza efectului fotoelectric extern (emisia de fotoelectroni). Îndepărtați caracteristicile curentului și luminii fotocelulelor, calculați-le sensibilitatea.
2.2. Aspectele calculate
Fenomenul de ejecție a electronilor prin lumină din substanțe lichide solide a fost numit efectul fotoelectric extern (efect fotoelectric extern). Ionizarea atomilor sau a moleculelor unui gaz sub influența luminii se numește fotoionizare.
Primele studii fundamentale ale efectului fotoelectric extern au fost realizate de AG Stoletov (1888). A. Einstein a dat explicații teoretice acestor legi. Einstein a propus să ia în considerare lumina care interacționează cu materia, nu ca un val, ci ca un flux de "corpusculi" sau "quanta". Energia fiecărui cuantum este determinată de relația
unde V este frecvența luminii; h este constanta lui Planck.
Photoelectronii care părăsesc, de exemplu, un metal, au o gamă largă de viteze. Pentru o frecvență dată V, viteza maximă Vmax. este determinată de ecuația lui Einstein
unde m este masa de odihnă a electronului; A este funcția de lucru, în funcție de natura chimică a substanței și de starea suprafeței acesteia. Frecvența Vo pentru care energia
Incidentul quantum incident hV0 este egal cu funcția de lucru a ieșirii, se numește limita roșie a efectului fotoelectric
Trebuie amintit că funcția de lucru influențează în mare măsură aplicată pe suprafața straturilor subțiri de metale electropozitive, cum ar fi cesiu, bariu, ceriu, toriu. Când acești atomi sunt adsorbiți pe suprafața metalică, ei renunță la electronul lor de valență externă la metal și se transformă într-un ion încărcat pozitiv. Acești ioni induc o sarcină negativă de mărime egală în stratul de suprafață al metalului. Un strat dublu electric apare la suprafață, ceea ce facilitează evadarea electronilor din metal. De exemplu, în prezența unui strat de cesiu, funcția de lucru a electronilor din tungsten scade de la 4,52 eV la 1,36 eV. În Fig. 2.1a prezintă diagrama de configurare pentru studierea efectului fotoefectului extern în metale.
Fig. 2.1. Schema configurației experimentale (a), caracteristica de tensiune curentă a fotocelulei (b)
Elementul principal al instalației, sensibil la lumină, este o celulă foto (PV). Este realizat sub forma unui balon evacuat din sticlă. Pe suprafața interioară a cilindrului pe de o parte un strat subțire de metal cu un strat care reduce funcția de lucru, - un fotocatodic (K). În partea centrală a balonului există un anod metalic (A), care are forma unui inel.
Lumina provenită de la sursa de radiație - lampa cu incandescență (L) cade pe fotocelulă (PV). Pentru a exclude influența surselor de lumină exterioare (fundal), o fotocelula și o lampă cu incandescență sunt plasate într-o carcasă. Tensiunea dintre anod și catod este reglată cu ajutorul unui potențiometru (P). Valorile curentului și tensiunii sunt înregistrate de către un microammetru (A) și respectiv un voltmetru (V).
Dependența fotocurentului din fotocelulei i în diferența de potențial U între anod și catod, la un flux luminos constant F este prezentată în Fig. 2.1 b. Existența fotocurentul pentru valori negative ale U (0 - U0) indică faptul că electronii părăsesc catod, având o anumită viteză inițială și energie, prin urmare, cinetică. U0 este tensiunea la care nu există nici un curent în circuitul fotocelulei, numit o tensiune de menținere sau un potențial de întârziere. Viteza maximă inițială a fotoelectronului Vmax este legată de potențialul de întârziere cu raportul
Fotocurentul crește cu U numai până la o anumită valoare limită a lui iN. numită fotocurentul de saturație. Cu fotocurentul de saturație, toți electronii emise de catod sub influența luminii ajung la anod.
2.3. Ordinea de executare a muncii
Scoateți curent-tensiune caracteristică i = f (U) fotocelulei cu un flux de lumină constantă F. Pentru aceasta fotocelulă fixată la o distanță de 0,20 m de lampă cu incandescență și prin deplasarea potentiometru de reglare de tensiune în intervalul 20-220 V. Punctele experimentale trebuie să fie de cel puțin zece. Înregistrați rezultatele măsurătorilor în Tabelul 2.1.
Datele experimentale privind dependența fotocurentului de diferența de potențial dintre anod și catod
Eliminați lumina fotocelula caracteristică i = f (P), la o tensiune constantă între anod și catod, cum ar fi U în intervalul 200 - 220 V. flux luminos F controlată prin variația distanței dintre fotocelula sursă de radiație (ℓ). Gama de distantele ℓ - de la 0.20 până la 0,80 m, cu un pas de 0,05 m calcularea fluxului luminos la o anumită valoare ℓ pentru a produce formula.
unde S este aria fotocatodului, I este intensitatea luminii lămpii incandescente.
Datele experimentale i și ℓ și valorile calculate ale Φ sunt enumerate în Tabelul 2.2.
Datele experimentale privind dependența fotocurentului de magnitudinea incidentului fluxului de lumină asupra fotocelulei
3. Calculați sensibilitatea celulei fotoelectrice y la t = 0,2 m conform formulei
y = i / Φ = (i2 2) / (IS) (2.7)
Datele inițiale și valoarea calculată a lui γ sunt înscrise în tabelul 2.3.
Datele inițiale și valoarea calculată a sensibilității fotocelulei
Valoarea lui γ pentru diferite fotocelule de vid are o valoare
de la mai multe microamperi până la lumeni până la "100 μA / lm. De cesiu tip fotocelulă TF-3 utilizat în lucrare, sensibilitatea nu este mai mică de 50 uA / lm.
Construiți graficele dependențelor i = f (U), i = f (Φ).
Scrieți un raport privind activitatea de laborator în conformitate cu formularul stabilit.
Datele de referință necesare pentru calcule: I = 27 cd pentru o lampă de 40 W, S = 7 ∙ 10 -4 m 2.
Concluzie. în cursul lucrării efectuate, sa făcut un studiu al proprietăților fotocelulelor, a fost luată o caracteristică de lumină și curent-tensiune și sa determinat sensibilitatea acesteia.
Articole similare
-
Tulburări psihoemoționale ale mai multor studii internaționale în domeniul psihologiei sănătății
-
Compoziție, proprietăți ale bilei și valoarea sa în digestie 1981 georgiev s
Trimiteți-le prietenilor: