Лабораторная работа10

Министерство образования РФ

Государственный университет цветных металлов и золота

Кафедра физики

Лабораторная работа № 6

Изучение внешнего фотоэффекта.

Студенты группы

Преподаватель

Красноярск 2005 г.

Цель работы: снятие вольт-амперной характеристики, снятие световой характеристики, определение интегральной чувствительности фотоэлемента.

Приборы: источник света, фотоэлемент, микроамперметр, вольтметр.

Теоретическая часть

Внешним фотоэффектом называется испускание электронов металлами под действием света.

Внутренний фотоэффект наблюдается в полупроводниках и проявляется в том, что под действием света возрастает их электропроводность, за счёт увеличения числа носителей тока (электронов, дырок).

А. Г. Столетов открыл и экспериментально исследовал законы внешнего фотоэффекта.

Первый закон: энергия фотоэлектронов и их максимальная скорость не зависят от интенсивности света, а определяются только его частотой.

Второй закон: для каждого вещества существует «красная граница» фотоэффекта, т. е. минимальная частота, при которой ещё возможен фотоэффект.

Третий закон: число фотоэлектронов, вырываемых из катода за единицу времени (величина фототока), пропорционально интенсивности света, т. е. фототок насыщения при данной частоте света пропорционален энергетической освещённости катода (закон Столетова).

Четвёртый закон: фотоэффект практически безинерционен, фототок появляется одновременно с освещением.

Световой характеристикой фотоэлемента называется зависимость фототока от светового потока, падающего на фотоэлемент. Световая характеристика устанавливает прямопропорциональную зависимость между катодом и анодом.

Коэффициент пропорциональности , разный у каждого фотоэлемента, называется интегральной чувствительностью фотоэлемента, которая численно равна величине фототока и возникает при освещении катода световым потоком один люмен:

из этого уравнения видно, что величину можно определить как отношение ординаты к соответствующей абсциссе графика световой характеристики фотоэлемента

расчёт светового потока ,

I – сила света источника.

Ход работы

1. Снятие вольт-амперной характеристики.

Установили источник света на расстоянии r=0,55 м

Ф1=const
U, В	1,25	2,5	3,5	4,95	6	7,25	8,5	9,75	11
I, мкА	6	10	13	14	14,5	15	15	15	15

Установили источник света на расстоянии r=0,35 м

Ф1=const
U, В	1,25	2,5	3,5	4,95	6	7,25	8,5	9,75	11
I, мкА	8	15	21	24	25.5	26.5	27	27	27

Строим два графика I=f(U) на одной системе координат:

2. Снятие световой характеристики.

Расчёт светового потока проводим по формуле ,

где r – расстояние между лампой и фотоэлементом, I – сила света источника =20 кд., S – площадь светочувствительного слоя фотоэлемента = 4*10^-4 м².

U=const
r, м	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5
I, мкА	40	36	31	26	22	19
Ф, Лм	0,128	0,089	0,065	0,05	0,039	0,032

2. Определение интегральной чувствительности.

Интегральная чувствительность определяется по формуле .

А/Лм

А/Лм

А/Лм

Среднее значение = 4,3 А/Лм

Вывод: мы сняли вольт-амперную характеристику фотоэлемента Ф-4, сняли световую характеристику и определили интегральную чувствительность.