mechanics.pl • 414 Badanie fotokomórki gazowej

mechanics.pl
Dydaktyka - Pokaż plik



Strona główna
Materiały dydaktyczne
Kontakt
pobieranie: 414 Badanie fotokomórki gazowej
Pobierz dokument doc
[41 kB]
Przeglądaj wersję html pliku:
414 Badanie fotokomórki gazowej
Piotr Czapiewski
Wydział Elektryczny
Elektronika i Telekomunikacja
grupa I rok II
zespół 11
FILLIN \* MERGEFORMAT 414. Badanie fotokomórki gazowanej
Wstęp teoretyczny
Wszystkie zjawiska, w których kosztem energii świetlnej zachodzą
zmiany prądowe w obwodach elektrycznych, nazywamy zjawiskami
fotoelektrycznymi. Wyróżniamy kilka rodzajów zjawisk
fotoelektrycznych:
zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne (fotoefekt zewnętrzny),
zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne (fotoefekt wewnętrzny),
zjawisko fotoelektryczne w warstwach zaporowych.
Bliżej omówimy pierwsze z tych zjawisk.
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na emisji elektronów z
powierzchni ciał stałych napromieniowanych światłem. Schemat układu
do obserwacji fotoefektu zewnętrznego przedstawia rysunek:
Między zatopionymi w naczyniu próżniowym elektrodami A i K wytworzono
różnicę potencjałów. Duży odstęp między nimi oraz niewielka
wartość napięcia uniemożliwiają popłynięcie prądu. Jeżeli
jednak elektroda K zostanie oświetlona, to w obwodzie popłynie
fotoprąd – elektrony emitowane przez elektrodę K zbierane są przez
elektrodę A. Jeśli natomiast do elektrody K przyłożymy potencjał
większy niż do A, wówczas prąd popłynie tylko dla napięcia
mniejszego od pewnej wartości progowej Uh. Pole elektryczne między
elektrodami będzie przeciwdziałać ruchowi elektronów i do elektrody
A docierać będą tylko najszybsze z nich – natężenie prądu
będzie tym mniejsze, im bardziej napięcie zbliżać się będzie do
Uh. Uh nie zależy od natężenia światła, a jedynie od jego
częstotliwości. Poniżej częstotliwości progowej 0 zjawisko
fotoelektryczne nie występuje, powyżej – występuje niezależnie od
natężenia światła. Własności fotoefektu były sprzeczne z falową
teorią światła i stały się możliwe do wytłumaczenia dopiero na
podstawie teorii kwantowej światła. Zgodnie z tą teorią energia
fotonu padającego na powierzchnię metalu zostaje pochłonięta przez
elektron. Część tej energii zostaje zużyta na oderwanie się
elektronu od powierzchni metalu – jest to tzw. praca wyjścia A.
Pozostała część energii fotonu zamieniana jest na energię
kinetyczną elektronu. Zgodnie z zasadą zachowania energii mamy:
gdzie h – stała Plancka,  – częstotliwość promieniowania, A
– praca wyjścia, Ekmax – energia kinetyczna najszybszych
elektronów. Częstotliwości progrowej 0 odpowiada Ekmax=0, więc
Częstotliwość progowa jest ściśle określona dla danego ciała
stałego i zależna od pracy wyjścia elektronów. Inną wielkością
charakterystyczną dla poszczególnych ciał stałych jest tzw.
czułość kwantowa. Określa ona, jaki procent kwantów promieniowania
padających na powierzchnię ciała wywołuje fotoemisję. Czyste metale
mają wydajność kwantową rzędu 1‰. Półprzewodnikowe materiały
wytwarzane na bazie metali alkalicznych osiągają maksymalną
wydajność rzędu 20%.
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne wykorzystane zostało do
konstrukcji fotokomórek. Fotokomórka próżniowa zbudowana jest z
odpompowanej z powietrza bańki szklanej lub kwarcowej zawierającej
dwie elektrody: światłoczułą katodę wykonaną z materiału o małej
pracy wyjścia oraz anodę. W fotokomórce gazowej bańka wypełniona
jest gazem szlachetnym – nośnikami prądu są wówczas oprócz
elektronów jony gazu.
Doświadczenie
Celem doświadczenia jest wyznaczenie zależności prądu
fotoelektrycznego fotokomórki od napięcia między jej elektrodami oraz
od natężenia oświetlenia katody.
Układ pomiarowy składa się z fotokomórki włączonej do obwodu
prądu stałego z galwanometrem i woltomierzem. Napięcie w obwodzie
można regulować za pomocą potencjometru. Źródłem światła jest
żarówka umieszczona w obudowie na jednym z końców ławy optycznej.
Doświadczenie przeprowadzamy w sposób następujący:
ustawiamy fotokomórkę w odległości 50cm od źródła światła;
przy zaciemnionej fotokomórce włączamy zasilanie, ustalamy napięcie
na 70V; sprawdzamy wskazania zerowe galwanometru, w razie potrzeby
zerujemy go;
zmniejszamy napięcie do zera i włączamy żarówkę; odsłaniamy
fotokomórkę;
zmieniając napięcie od 0 do 80V odczytujemy wskazania galwanometru;
wyniki pomiarów wpisujemy do tabeli;
wykreślamy charakterystykę napięciową fotokomórki;
charakterystykę oświetleniową sporządzamy w następujący sposób:
dla ustalonego napięcia badamy natężenie prądu, zmieniając
odległość fotokomórki od źródła światła.
Tabela pomiarów:
Nr pomiaru U [V] I1 [A] I2 [A] I3 [A]
Nr pomiaru r [cm] I1 [A] I2 [A] I3 [A]
G
A
K
+
–
Podobne pliki










414 Badanie fotokomórki gazo
badanie skrawalności metali
badanie odkształceń w obszarze tworzenia się wióra
414
11 Badanie przyczepnosci powlok metal
05 Badanie szczelnosci powlok metalowych
Badanie zgodności rozkładu zmiennej losowej z rozkładem teoretycznym 3 1
Badanie zgodności rozkładu zmiennej losowej z rozkładem teoretycznym 3 2
Badanie zgodności rozkładu zmiennej losowej z rozkładem teoretycznym 3 3
Badanie zgodności rozkładu zmiennej losowej z rozkładem teoretycznym 3 4
Ostatnio dodane










Skrypt - Zadania miarowe
Skrypt - Wzajemne Polożenie dwoch prostych
Skrypt - Rzeczywista dlugosc odcinka
Skrypt - Przebieg Prostej
Skrypt - Odwzorowanie plaszczyzny
Skrypt - Odwzorowanie elementow geometrycznych
Skrypt - Elementy wspólne
Skrypt - Elementy równoległe i prostopadłe
Skrypt - Elementy przynależne
katowniki nierownoramienne
© 2009-2012 mechanics.pl
polityka prywatności
sitemap