Измерение освещенности с помощью полупроводникового фотоэлемента.

При помощи проводов подключите микроамперметр к свободному фотоэлементу, находящемуся на столе рядом с лабораторной установкой. В сочетании с градуировочным графиком такая система представляет собой простейшую модель люксметра. Измерьте с ее помощью силу фототока i в различных точках помещения и по градуировочному графику найдите освещенность Е этих мест. При проведении измерений фотоэлемент должен быть ориентирован таким образом, чтобы силы тока была максимальна. Заполните таблицу 5. Сравните полученные результаты с данными таблицы 1. Сделайте выводы.

Таблица 5

Точки помещения	i, мА	Е, лк
на рабочем столе
у доски
у окна
в коридоре

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с экспериментальной установкой и зарисовать ее схему.

2. Установить на оптической скамье эталонную лампу накаливания №1. Записать значение силы света этого источника.

3. Установить угол между падающими лучами света и поверхностью фотоэлемента  0^o. Подключить микроамперметр к фотоэлементу. С его помощью измерить силу тока i в цепи при 10 различных расстояниях R от лампы до фотоэлемента.

4. Рассчитать значения освещенности Е по формуле (8). Заполнить таблицу 2.

5. Построить градуировочный график зависимости освещенности Е от соответствующих им показаний силы тока микроамперметра i.

6. Заменить лампу №1 источником света №2. При постоянном значении угла 0^o измерить силу тока микроамперметра i в зависимости от расстояния R от источника света до фотоэлемента. (Провести 8 измерений.)

7. По градуировочному графику найти освещенность поверхности фотоэлемента Е. Заполните таблицу 3.

8. Построить график зависимости освещенности Е от величины .

9. По формуле (9) найти силу света неизвестного источника.

10. С помощью линзы получить пучок параллельных лучей от источника света №2. Измерить силу тока микроамперметра i в зависимости от угла  между падающими лучами света и нормалью к освещаемой поверхности. (Провести 6 измерений.)

11. Занести данные в таблицу 4. По градуировочному графику найти освещенность поверхности фотоэлемента Е.

12. Построить график зависимости освещенности Е от cos. Сделать выводы.

13. Подключить микроамперметр к свободному фотоэлементу. Измерить силу фототока i в различных точках помещения и по градуировочному графику найдите освещенность Е этих мест. Заполнить таблицу 5.

14. Сделать вывод и оформить отчет.

Контрольные вопросы

1. Что такое внешний фотоэлектрический эффект?

2. Сформулируйте законы внешнего фотоэффекта.

3. Какую гипотезу выдвинул Эйнштейн для объяснения законов внешнего фотоэффекта?

4. Напишите уравнение Эйнштейна, поясните все входящие в него величины. Какой фундаментальный закон физики оно выражает?

5. Объясняется наличие красной границы фотоэффекта.

6. Нарисуйте вольт-амперную характеристику вакуумного фотоэлемента.

7. Что такое ток насыщения? При каком условии он возникает?

8. Как связан ток насыщения с чувствительностью фотоэлемента фотоэффекта?

9. Что такое интегральная и спектральная чувствительности фотоэлемента?

10. Чем фотогальванический фотоэффект отличается от внутреннего фотоэффекта?

11. В чем преимущество вентильных фотоэлементов и где они используются?

12. Дайте определения силы света точечного источника, светового потока и освещенности поверхности. Укажите единицы измерения этих величин.

13. Напишите формулу для нахождения освещенности, создаваемой точечным источником. Поясните величины, входящие в нее. Сформулируйте законы освещенности.

14. Для чего используется люксметр и каков его принцип действия?

15. Для чего и как строится градуировочный график микроамперметра?

16. Укажите примерный вид зависимости освещенности поверхности Е от величины и значения cos.

17. Как с помощью микроамперметра и фотоэлемента измерить освещенность помещения?

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ И РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Блохина, М.Е. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике / М.Е. Блохина, И.А. Эссаулова, Г.В. Мансурова. - М.: Дрофа., 2001. - 288 с. ( Раздел 6. стр.171-178).

2. Саржевский А.М. Оптика. Том 2./ Минск: Изд-во "Университетское", 1986. - 319 с. (Раздел 7. Глава 26. стр.156-178).

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Волны. Оптика./ М.: Наука, 1998. - 256 с. (Часть 3. Глава 3. § 3.5 стр.72-76).

2. Савельев И.В. Курс общей физики. Квантовая оптика. Атомная физика./ М.: Наука, 1998. - 480 с. (Часть 1. Глава 2. § 2.2 стр.37-41).