Tulajdonságainak vizsgálata a fotocella
VIZSGÁLATA FOTOCELLA
2.1. Célkitűzés: vizsgálja meg a fizikai folyamatok alapját képező külső fotoelektromos hatás (a fotoelektron emisszió). Távolítsuk el a feszültség-áram jellemzőit a napelem és a fény, hogy kiszámítsa érzékenységét.
2.2. szerint kiszámított
A jelenséget a ejekciós elektronok a könnyű, szilárd anyagot folyékony anyagok kapta a nevét a külső fotoelektromos hatás (külső fotoelektromos hatás). A ionizációs atomok vagy molekulák a gáz hatása alatt a fény nevű fotoionizációs.
Az első alapvető tanulmány fotoemissziós végre AG Stoletov (1888). Az elméleti magyarázat e törvények adta Einstein. Einstein javasolt tekintve fény kölcsönhatásba lép az anyaggal nem, mint egy hullám, de az áramlás „részecskéken” vagy „sugarak”. Az energia az egyes foton adják
ahol V - a gyakorisága a fény; h - Planck állandó.
A fotoelektronok elhagyó, például fém, széles sebességtartomány. Egy adott értéket a frekvencia V a maximális sebesség Vmax. meghatározni az Einstein-egyenlet
ahol m - elektron nyugalmi tömeg; A - a kilépési munkát függően kémiai anyag természetétől és állapotától felületén. Vo gyakorisága, amelyben energiát
hV0 incidens foton megegyezik a kilépési munka, az úgynevezett fotoelektromos küszöb
Meg kell jegyezni, hogy a kilépési munka nagyban befolyásolja felületén alkalmazott a vékony rétegek elektropozitív fémek, mint például a cézium, a bárium, a cérium, a tórium. Ha az adszorpciós atomok egy fémfelülethez, adnak a fém külső vegyérték-elektron és vált pozitív töltésű ion. Ezek az ionok indukálódnak a felületi réteg a fém egyenlő nagyságú a negatív töltés. A felszínen van egy elektromos kettős réteg, amely megkönnyíti elektron hozamát fém. Például, a cézium munka réteg volfrám elektron hozam csökken 4,52 eV 1,36 eV. Ábra. 2.1, és azt mutatja, vázlatos a tanulmány a külső fotoelektromos hatás a fémek.
Ábra. 2.1. Kísérleti beállítás (a), az áram-feszültség jellemző a fénysorompó (b)
A fő eleme a telepítés, érzékeny a fényre, a napelem (PV). Úgy tervezték, mint egy evakuált üveggömb. A belső felülete a henger egyrészt egy vékony réteg fém egy bevonat, amely csökkenti a kilépési munka, - a fotokatód (K). A központi része a henger fémhenger anód (A), amely egy gyűrű alakú.
A fény a fényforrás - izzólámpa (L) megüti a napelem (PV). Ahhoz, hogy megszüntesse a befolyása a külső fényforrások (háttér) napelem és egy izzólámpa helyezni a burkolat. Feszültség anód és katód közötti állítjuk be a potenciométer (P). Áram és feszültség értékek kerülnek rögzítésre mikroampernél (A) és egy voltmérőt (V), illetve.
A függőség a fotoáram a fénydetektor a I U potenciális különbség anód és katód közötti állandó fényáram F ábrán látható. 2.1 b. A létezése fotoáram a negatív értékek az U (0 - U0) azt jelzi, hogy az elektronok a katód, amelynek egy bizonyos kezdeti sebességét, és így a kinetikus energiát. U0 - feszültség, amelynél az áram az áramkörben nincs fénysorompó nevezik késedelem feszültség vagy késleltető lehetséges. A maximális kezdeti sebességét Vmax fotoelektronokat kapcsolódó késlelteti a potenciális kapcsolatban
A fotoelektromos növekszik U csak egy bizonyos határérték IH. úgynevezett fotoelektromos telítettség. Amikor telítési fotoáram összes emittált elektronok a katód hatása alatt a fény, eléri az anód.
2.3. Az, hogy a teljesítmény
Távolítsuk el az áram-feszültség karakterisztika i = f (U) a fénysorompó állandó fényáram F. Ehhez fénysorompó A távolságra 0,20 m-re a izzólámpa, és azáltal, hogy a potenciométer beállításával feszültség tartományban 20-220 V. A kísérleti pontokat legyen legalább tíz. A mérési eredményeket a 2.1 táblázat.
Kísérleti adatok A fotoáram függően közötti potenciálkülönbség az anód és a katód
Távolítsuk el a fény jellemző fénysorompó i = f (p) állandó feszültség között az anód és a katód, mint az U tartományban 200-220 V. A fényáram F változtatásával szabályozható távolság sugárforrás fénysorompó (ℓ). A tartomány a távolságok ℓ - a 0,20 és 0,80 m egy menetemelkedése 0,05 m fényáram számítás egy bizonyos értéket ℓ előállításához a képlet.
ahol S - területe fotokatódról, I - a hatalom izzólámpa.
Kísérleti adatok és ℓ i és a kiszámított értéket az F táblázatban jegyeztük fel 2.2.
Kísérleti adatok nagyságát fotoáram a beeső fényáram a fénysorompó
3. Számítsuk ki az érzékenységet a fénysorompó, amikor t = 0,2 m, amelyet a képlet
γ = I / F = (iℓ 2) / (IS) (2.7)
A nyers adatok és a számított értéke γ teszik az asztalra 2.3.
A kezdeti adatok és a számított érték érzékenysége a fénysorompó
Nagysága a γ különböző vákuum fotocella értéke
néhány mikroamperen per lumen a „100 uA / lm. A cézium-fénysorompó típusú TF-3 használják a munkát, az érzékenység nem kevesebb, mint 50 uA / lm.
Ábrázolva i = f (U), i = f (P).
Jelentést készít a laboratóriumi munka összhangban az előírt formában.
Referencia karakter adat szükséges a számítások: I = 27 CD lámpateljesítmény 40 W, S = 7 ∙ 10 -4 m 2.
Következtetés. Az E munka során azt vizsgáltuk tulajdonságait napelem, fény eltávolítjuk, és az áram-feszültség karakterisztika, és meghatározta annak érzékenységét.
