Контрольні запитання

1. В чому полягає явище інтерференції світла?

2. Які джерела світла називаються когерентними?

3. За яких умов при інтерференції світла спостерігається його підсилення? послаблення?

4. Що називається дифракцією світла? За яких умов вона спостерігається? Чим дифракція відрізняється від інтерференції світла?

5. Виведіть формулу дифракційної решітки.

6. Що таке постійна решітки ?

7. Як ви розумієте порядок спектру ?

8. Що таке довжина хвилі?

9. Запишіть формулу зв’язку довжини хвилі з частотою світла.

10. Випишіть з будь-якого посібника значення довжин хвиль для семи основних кольорів спектру.

Лабораторна робота № 11 дослідження залежності сили фотоструму від поверхневої густини потоку випромінювання

Обладнання: лабораторний прилад для вивчення законів фотометрії; мікроамперметр на 100 мкА; джерело струму на 4 В; реостат РПШ; перемикач; комплект з’єднувальних провідників.

Теоретичні відомості

В даній роботі застосовується селеновий фотоелемент (рис. 32). Він складається з залізної пластинки 1 у вигляді круга, покритої шаром селену 2, на який нанесено тонкий напівпрозорий шар золота 3. Від залізної пластинки і плівки золота (на неї покладено контактне кільце 4) зроблені відводи до затискачів, за допомогою яких фотоелемент вмикають в електричне коло. В результаті спеціальної обробки частина атомів золота проникає в селен, який має діркову провідність, і утворює в ньому шар з електронною провідністю.

Рис. 32

На межі двох шарів з різним видом провідності створюється електронно-дірковий перехід.

При освітленні фотоелемента в селені з’являються вільні носії заряду, які під дією електричного поля електронно-діркового переходу розподіляються: електрони накопичуються в електронному напівпровіднику, а дірки – в дірковому. В результаті на затискачах фотоелемента виникає фотоелектро­рушійна сила. Якщо фотоелемент під’єднати до гальванометра і направити на нього світло від освітлювача, то в колі виникне електричний струм (фотострум). Сила фотоструму залежить від поверхневої густини потоку випромінювання.

Прилад, з яким виконують дану роботу, - це горизонтально розташована пластмасова труба, закрита з обох кінців і закріплена на двох підставках (рис. 33). В лівій частині труби знаходиться селеновий фотоелемент, з’єднаний гнучкими провідниками з двома затискачами, встановленими в кінці труби. За допомогою рукоятки фотоелемент можна повертати навколо горизонтальної осі на 90˚. Вісь обертання проходить по діаметру активної поверхні фотоелемента. Кут повороту визначають за шкалою кутоміра, закріпленого на поверхні корпусу приладу.

Рис. 33

Середня частина труби складається з двох половин. Внизу в трубі є щілина, закрита клапаном з чорної тканини. Вздовж щілини переміщують джерело світла.

Труба приладу всередині має кілька захисних ребер і чорне матове забарвлення. Ребра захищають фотоелемент від відбитого випромінювання, а чорне забарвлення – від світлових відблисків.

В нижній частині відкидної кришки труби прикріплена шкала з поділками від 0 до 30 см, причому нульова поділка шкали суміщена з площиною чутливого шару фотоелемента.

До приладу додається мікроамперметр і лампа на підставці на 3.5 В. Лампа в дослідах використовується як джерело світла (рис. 34).

Рис. 34

В даній роботі треба дослідити залежність сили фотоструму фотоелемента від поверхневої густини потока випромінювання і побудувати графік цієї залежності.

Поверхневу густину потоку випромінювання на фотоелементі обчислюють за формулою:

(11.1)

де - повний потік енергії випромінювання джерела світла (його наближено приймають рівним потужності електричної лампи – 1 Вт), - відстань між лампою і фотоелементом, в метрах.