Өлшеулер мен есептеулер кестесі

№
	м		м	м	м	м	м	м2	м	%
1		1 2
2		1 2
3		1 2
ор.

Өлшеулер нәтижесін сенімділік интервалы түрінде жазыңыз

(6)

Бақылау сұрақтары

1. Жарық деген не?

2. Қандай құбылыс интерференция деп аталады?

3. Когерентті толқындардың сипаттамаларын атаңыз.

4. Интерференция кезінде максимум мен минимум шартын көрсетіңіз.

5. Қандай оптикалық құбылыс жарық дифракциясы деп аталады?

6. Гюйгенс, Гюйгенс-Френель принципі нені білдіреді?

7. Дифракциялық торда жарық дифракциясы қалай өтеді?

8. Тордан өткен сәуленің жолын көрсетіңіз?

9. Тордан алынған дифракциялық бейнені суреттеп беріңіз. Максимум мен минимумның пайда болу шартын жазыңыз.

10. Дифракциялық спектрде түстердің реті қандай? Неліктен?

№ 14. ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

Ішкі фотоэффектіні оқып үйрену

Жұмыстың мақсаты: ішкі фотоэффект құбылысын тәжірибе жүзінде зерттеу.

Құрал жабдықтар: жапқыш қабатты фотоэлемент, микроамперметр 100мкА, 4В арналған ток көзі, қыздыру шамы, оптикалық үстелше, жалғағыш сымдар.

Теориядан қысқаша мәлімет

Ішкі фотоэффект құбылысының сыртқы фотоэффектіден ерекшелігі ол жартылай өткізгіштердің жарық өткізгіштік құбылысына негізделген. Бұл конденсирленген ортадағы (сұйықтар және қатты денелер) жарық кванттарын (фотондар) жұтып, электрондардың энергетикалық деңгейлерде қайта бөліну құбылысы. Зерттелетін зонадан сыртқа шығатын электрондар тогы өлшенетін сыртқы фотоэффектіден ерекшелігі, ішкі фотоэффект ортаның ішінде ток тасымалдаушылар концентрациясының өзгеруі бойынша, яғни фотоөткізгіштіктің пайда болуымен немесе фото – Э.Қ.К.-нің пайда болуымен түсіндіріледі. Бұл құбылыс металдарда ескрілмесе де жартылай өткізгіштер мен диэлектриктерде кеңінен қолданылады, себебі ол заттың негізгі қасиеттерімен де және олардағы қоспалардан да тәуелді. Бірінші жағдайда фотон жұтылғанда, электронның валенттік зонадан өткізгіштік зонаға ауысуы болады. Бұл валенттік зонада қосымша кемтіктердің пайда болуына және өткізгіштік зонада қосымша электрондардың пайда болуына әкеледі. Биполярлы (n-p) фотоөткізгіштік пайда болады. Екінші жағдайда қоспа центрлерінде жарықтың жұтылуы нәтижесінде электрондар қоспалы энергетикалық деңгейлерден өткізгіштік зонаға өтеді немесе электрондар валенттік зонадан қоспалы деңгейлерге өтеді. Нәтижесінде моно фотоөткізгіштік пайда болады. Бір фотонның қатысуымен болатын электрондардың ауысуы тек электрондардың импульсі бірдей болатын күйлерде ғана мүмкін. Бұл жағдай электрондардың және кемтіктердің заттың кристалдық торларындағы иондардың жылулық тербелістерімен әсерлесуі нәтижесінде бұзылуы мүмкін. Бұл ауысу санын арттырады. Ішкі фотоэффектінің фотон энергиясынан тәуелділігін зерттеу фотоэффект тудыратын энергияның аз мәнінен, ауысулар зерттелетін деңгейлер мен зоналардың энергетикалық ара қашықтығының оптикалық шамасын анықтауға әкеледі. энергиясының шамасы меншікті ішкі фотоэффект кезінде қоспалыға қарағанда біршама үлкен. Фотонның үлкен энергиясы кезінде кемтіктер мен электрондар жаңа «электрон-кемтік» жұбын құруға қажетті энергия ала алады. Бұл құбылыс соққылай иондану деп аталады. Ішкі фотоэффект құбылысына фотокедергілер, жапқыш қабатты фотоэлементтер, фотодиодтар, фототриодтар және жарық энергиясын электр энергиясына айналдыратын түрлендіргіштер т.с.с құралдардың жұмыстары негізделген.

Бұл жұмыста селенді фотоэлемент қолданылады (1 сурет). Ол жартылай мөлдір жұқа 3 алтын қабаты жалатылған селен қабатымен 2 қапталған дөңгелек формалы темір пластинкадан 1 тұрады. Темір пластинка мен алтын қабыршағынан (оған түйістіру сақинасы 4 қойылған) қысқыштарға бұрағыштар қойылған, фотоэлеметті солар арқылы электр тізбегіне қосады. Арнайы өңдеу нәтижесінде алтын атомдарының бір бөлігі кемтік өткізгіштігі бар селенге еніп, онда электрондық өткізгіштігі бар қабат түзеді.

Өткізгіштігі әр түрлі екі қабаттың шекарасында электронды-кемтіктік p-n ауысу пайда болады.

Фотоэлементті жарықтандырғанда селенде еркін заряд тасымалжаушылары пайда болады, олар электронды-кемтіктік ауысудың электр өрісінің әсерінен былай бөлінеді: электррондар электронды жартылай өткізгіште, ал кемтіктер-кемтіктік жартылай өткізгіште жинақталады. Соның нәтижесінде фотоэлементтің қысқыштарында фотоэлектр қозғаушы күші пайда болады, фототоктың күші жарықталынуға тәуелді.

Жарықталыну деп жарық толқындарының интенсивтілігін немесе жарық ағынының тығыздығын айтады.

Осы жұмысты орындауға пайдаланылатын қондырғы (2 сурет) –екі жақ басы бітеу және екі тағанға бекітіп, горизонталь орналастырылған пластмасса түтік 1 бар. Түтіктің сол жағында селенді фотоэлемент орналасқан, ол түтіктің бір жақ басына орнатылған екі қысқышпен 2 иілгіш сымдар арқылы қосылған. Тұтқа 3 арқылы фотоэлементті горизонталь ості айналдыра 90⁰ қа бұруға болады.

Айналу осьі фотоэлементтің актив бетінің диаметрі бойымен өтеді. Бұру бұрышын қондырғы корпусының бетіне бекітілген бұрыш өлшеуіштің шкаласы бойынша анықтайды. Түтіктің ортаңғы бөлігі екі жартыға бөлінеді. Жабық жартысы төменде түтіктің өн бойын алып жатқан саңылау жасайды. Саңылау қара матадан жасалған тығынмен жабылған. Түтіктің ашпалы қақпағының төменгі бөлігіне 0-ден 30 см-ге дейін бөліктері бар шкала 4 бекітілген, шкаланың нольдік бөлігі фотоэлементтің сезгіш қабатының жазықтығымен дәл келеді.

Қондырғы түтігінің ішкі жағында бірнеше қорғағыш қырлар бар және қара күңгірт түске боялған. Қырлар фотоэлементті шағылысқан сәуледен, ал қара бояу жарық дақтардан қорғайды.

Қондырғымен бірге микроамперметр 5 және 3,5 В-тық шам 6 орналасқан тіреуіш қажет. Шам тәжірибеде жарық көзі қызметін атқарады. Бұл жұмыста фотоэлемент фототогы күшінің жарықталынуға тәуелділігін зерттеп, осы тәуелділіктің графигін салу керек.