Оптика (3 семестр) / ЛР11_оптика
.pdf
Вопросы:
23. Что такое фоторезистор и как меняются его свойства под действием света?
Фоторезисторы — это резисторы, у которых меняется сопротивление в зависимости от действия света на светочувствительную поверхность. Сопротивление не зависит от величины напряжения, в отличие от обычного резистора. В основном фотосопротивления применяются для индикации или отсутствия света.
В основном фотосопротивления применяются для индикации или отсутствия света
11. Законы фотоэффекта (законы Столетова)
1-й закон фотоэффекта (закона Столетова): Сила фототока насыщения прямо пропорциональна интенсивности светового излучения. При неизменном спектральном составе электромагнитного излучения, падающего на фотокатод, фототок насыщения пропорционален энергетической освещенности катода (иными словами, число фотоэлектронов, выбиваемых из катода в единицу времени прямо пропорционально интенсивности излучения.
2-й закон фотоэффекта: Максимальная кинетическая энергия выбиваемых светом электронов возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.
3-й закон фотоэффекта: Для каждого вещества при определённом состоянии его поверхности существует граничная частота света, ниже которой фотоэффект не наблюдается. Эта частота и соответствующая ей длина волны называется красной границей фотоэффекта.
Протокол наблюдений:
Таблица 11.1
№ |
Разм |
1 |
2 |
|
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
θi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
А |
2.5 |
3 |
|
3.5 |
4 |
4.5 |
5 |
5.5 |
6 |
0.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
В |
1 |
1.7 |
|
2.4 |
3 |
3.6 |
4.2 |
4.8 |
5.4 |
0.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P=IU |
Вт |
2.5 |
5.1 |
|
8.4 |
12 |
16.2 |
21 |
26.4 |
32.4 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
θp |
Вт |
0.35 |
0.47 |
|
0.59 |
0.7 |
0.81 |
0.92 |
1.03 |
1.14 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цвет |
|
|
Желтый |
|
|
|
|
|
|
|
|
светофильтра |
|
|
|
|
|
|
|
Красный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ |
нм |
|
600 |
|
|
|
|
665 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tн |
°С |
920 |
1160 |
|
1310 |
1500 |
1600 |
1740 |
1820 |
1940 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Tн=tн+273 |
К |
1193 |
1433 |
|
1583 |
1773 |
1873 |
2013 |
2093 |
2213 |
16.812 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
К |
1197. |
1440.17 |
|
1591.75 |
1785.19 |
1886.61 |
2028.7 |
2110. |
2232. |
- |
|
|
97 |
|
|
|
|
|
3 |
01 |
02 |
|
θT |
К |
16.95 |
16.98 |
|
17 |
17.04 |
17.06 |
17.08 |
17.09 |
17.1 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a*10-12 |
- |
1.21 |
1.19 |
|
1.31 |
1.18 |
1.28 |
1.24 |
1.33 |
1.31 |
- |
θa*10-13 |
- |
2.39 |
1.65 |
|
1.48 |
1.14 |
1.1 |
0.96 |
0.95 |
0.86 |
- |
Формулы:
Обработка результатов:
Заполним таблицу 11.1 по формулам. Найдем ɑ±Δɑ:
a*10-12 |
1.21 |
1.19 |
1.31 |
|
1.18 |
1.28 |
1.24 |
1.33 |
1.31 |
Упорядочим выборку по возрастанию: |
|
|
|
|
|
||||
a*10-12 |
1.18 |
1.19 |
1.21 |
1.24 |
1.28 |
1.31 |
1.31 |
1.33 |
Очевидных промахов, систематических и грубых погрешностей не обнаружено. Найдем среднее значение:
a= |
Σa |
= |
1.18+1.19+1.21+1.24+1.28+1.31+1.31+1.33 =1.26 |
4 |
|
||||
¯ |
N |
|
8 |
Вт/К |
|
|
|
Найдем среднеквадратичное отклонение:
|
√ |
|
Σ(a−a |
)2 |
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0245 |
|
4 |
|||
|
|
¯ |
i |
|
|
|
|
|
|||
Sa= |
|
|
|
= |
|
(8 7) |
≈0.021 |
Вт/К |
|||
|
|
N (N −1) |
|
|
|||||||
Для числа измерений N=8 и точности P=0.95 равен коэффициент Стьюдента равен 2.4:
a=t p,N Sa=2.4 0.021=0.0504 Вт/К4
Найдем погрешность по размаху выборки:
aβ =R β p , N=(1.33−1.18) 0.29=0.0435 Вт/К4
a≈Δ aβ
Найдем среднее значение приборной погрешности
θa*10-13 |
|
|
2.39 |
1.65 |
1.48 |
1.14 |
1.1 |
|
0.96 |
|
0.95 |
|
0.86 |
|||
¯ |
Σθ a |
|
|
2.39+1.65+1.48+1.14 +1.1+0.96+0.95+0.86 |
=1.32(. 10 |
−13 |
). |
Вт/К |
4 |
|
||||||
θ a= |
N |
= |
8 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Найдем полную погрешность:
a¯=√ a2 +θ 2a =√(0.0504 10−12)2 +(1.32 10−13)2≈1.41 10−13=0.141 10−12 Вт/К4
ɑ±Δɑ = (1.26±0.14)*10-12 Вт/К4 Теоретическое значение равно 1.34*10-12 Вт/К4. Полученное нами значение
приближенно равно теоретическому. Небольшая разность в значениях может быть обусловлена отклонениями в измеренных ранее величинах.
Для определения постоянной Стефана-Больцмана заполним таблицу 11.2 Таблица 11.2
σ =a /α |
T |
S |
σ =Δ a/α |
T |
S |
σ =σ¯ ±Δ σ¯ |
|
¯ ¯ |
|
¯ |
¯ |
|
|
||
5.48*10-8 |
|
0.61*10-8 |
|
|
(5.5±0.6)*10-8 |
||
Где ɑT=0.92, S=0.25 см2