Дослідження залежності сили фотоструму від освітленості

Мета: Дослідити залежність сили фотоструму фотоелемента від освітленості.

Обладнання: Прилад лабораторний для вивчення законів фотометрії; мікроамперметр; джерело енергії; реостат; ключ замикання струму.

Теоретичні відомості:

У даній роботі застосовується селеновий фотоелемент. При освітлені фотоелемента в селені утворяться вільні носії заряду, які під дією електричного поля електронно-діркового переходу розділяються: електрони накопичуються в електронному напівпровіднику, а дірки - у дірковому. У результаті на затисках фотоелемента виникає фотоелектрорушійна сила.

Якщо фотоелемент підключити до гальванометра й освітити, то в колі виникає фотострум, сила фотоструму залежить від освітленості.

Прилад (мал. 1), з яким виконують дану роботу, являє собою горизонтально розташовану пластмасову трубу 1. У лівій частині труби перебуває селеновий фотоелемент, що з’єднаний проводами з двома затисками 2, установленими на торцевій частині труби. За допомогою ручки 3 фотоелемент можна повертати навколо горизонтальної осі на 90°. Кут повороту визначають по шкалі кутоміра, закріпленого на поверхні корпуса приладу.

У нижній частині відкидної кришки труби закріплена шкала 4 з поділками від 0 до 30 см, причому кульовий розподіл шкали збігається із площиною чутливого шару фотоелемента.

Труба приладу у середині має кілька захисних ребер і чорне матове фарбування. Ребра охороняють фотоелемент від відбитого випромінювання, а чорне фарбування - від світлових відблисків.

Виконання роботи:

1. Розташувати фотоелемент приладу перпендикулярно до осі труби й з’єднати його затиски з мікроамперметром (див. мал. 1).

2. Приєднати до джерела струму через вимикач і реостат електричну лампу й встановити її усередині приладу на відстані 10 см від фотоелемента; реостатом підібрати таке розжарення нитки, щоб стрілка мікроамперметра відхилилася на максимальний кут.

3. Збільшити відстань між лампою й фотоелементом і через кожні 2 см виміряти силу струму.

4. Для кожного випадку розрахувати освітленість фотоелемента.

5. Результати запишіть у таблицю, побудувати графік.

де І - сила світла джерела (її приблизно приймають рівної 1 кд); r - відстань між лампою і фотоелементом.

Контрольні запитання

1. Як залежить сила фотоструму від освітленості фотоелемента? ____________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Як потрібно змінити відстань від лампи до фотоелемента, щоб сила струму збільшилась у два рази? _______________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Навіщо усередині труби приладу зроблені захисні ребра й чому він усередині пофарбований чорною матовою фарбою? _________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Розрахунки:

Висновок: _________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________