Лабораторная работа №7
Изучение законов фотоэлектрических эффектов
Цель работы: изучить законы внешнего и внутреннего фотоэффекта на практике: 1) вольт-амперная характеристика фотоэлемента, определение зависимости фототока насыщения от величины светового потока, определение постоянной Планка и работы выхода фотокатода с использованием селективных светофильтров, определение работы выхода фотокатода с использованием граничных светофильтров;2)изучение фотопроводимости, изучение вентильного фотоэлемента
1.Теория
2. Порядок выполнения работы
Упражнение 1.
3.Ход выполнения работы
Упражнение 1.
1.Собрали установку для изучения внешнего фотоэффекта.
Установили фотоэлемент на расстоянии 15 см от светофильтров
Установили потенциометры, регулировки накала лампы и напряжения в крайние левые положения.
Включили электронный блок прибора, установили тумблер в положение ускоряющего напряжения.
Выбрали светофильтр(
=
570 нм).Далее от 0 В до 20 В мы повышали ускоряющее напряжение, измеряя изменения фототока. Результаты занесли в таблицу 1.
Таблица 1
= 570 нм |
||||||||||||||||
U, B |
0 |
0,25 |
0,5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
I, мкА |
3,8 |
7,5 |
11,5 |
20,4 |
37,4 |
53,3 |
68,9 |
84 |
96,9 |
120,4 |
136,9 |
152 |
161,9 |
173,2 |
180,4 |
183,7 |
Таблица 1
Построили график зависимости I=f(U). Вольт-амперная характеристика.
I, мкА
U, B
Вывод: Чем больше ускоряющее напряжение, тем больше фототок. Ток насыщения практически достигается уже при U= 18 В, приблизительно I насыщения = 180 мк А.
Повторили измерения при другой освещенности фотоэлемента. Результаты занесли в таблицу 2.
Таблица 2
= 570 нм |
||||||||||||||||
U, B |
0 |
0,25 |
0,5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
I, мкА |
2 |
4,2 |
6,7 |
12,1 |
22,3 |
31,2 |
37,9 |
42,5 |
45,3 |
49 |
50,5 |
52,2 |
53 |
53,5 |
54,8 |
55,8 |
Повторили измерения для светофильтра с другой длиной волны. Результаты занесли в таблицу 3.
Таблица 3
= 525 нм |
||||||||||||||||
U, B |
0 |
0,25 |
0,5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
I, мкА |
5 |
8,3 |
11,7 |
19,1 |
33,6 |
47 |
59,6 |
71,6 |
82,8 |
100,9 |
113 |
122,4 |
129 |
131,7 |
134,9 |
135,9 |
Упражение 2.
На оптической скамье установили источник света, кассету со светофильтром и фотоэлемент близко друг к другу. Выбрали светофильтр = 525 нм.
Подобрали накал лампы так, чтобы I нас был в пределе от 150 до 200 мкА.
Отодвигали фотоэлемент каждый раз на 1 см, сохраняя при этом ориентацию на источник света. Измеряли фототок. Результаты занесли в таблицу 4.
Таблица 4
= 525 нм |
|||||||||||
r, м |
0,18 |
0,19 |
0,2 |
0,21 |
0,22 |
0,23 |
0,24 |
0,25 |
0,26 |
0,27 |
0,28 |
1/r^2, -м^2. |
33,3 |
27,8 |
25 |
22,7 |
20,8 |
18,9 |
17,2 |
16 |
14,8 |
13,7 |
12,6 |
Iнас, мкА |
161,6 |
151,9 |
139,2 |
128,6 |
121,2 |
112,6 |
103,3 |
96 |
91 |
85,3 |
79 |
Построили график зависимости I нас=F(1/r^2).
Вывод:Чем ближе фотоэлемент к источнику света, тем фототок насыщения больше. Это объясняется тем, что больше электронов долетает до фотоэлемента.
I, мкА
1/r^2, м(-^2)
Упражнение 3