ИЗСЛЕДВАНЕ НА фотоклетка
2.1. Цел: Да се изследва физическите процеси в основата на външната фотоелектричния ефект (фотоелектронна емисия). Премахване на напрежение-актуалните характеристики на соларната клетка и светлината на, за да се изчисли неговата чувствителност.
2.2. изчислява по
Феноменът на изтласкване на електрони от леки твърди, течни вещества получи името на външната фотоелектричния ефект (външен фотоелектричния ефект). Йонизацията на атоми или молекули на газа под влиянието на светлина, наречена фотойонизация.
Първият основен изследване на фотоемисионна извършва AG Столетов (1888). Теоретичното обяснение на тези закони е дадено от Айнщайн. Айнщайн предложил обмисля светлина взаимодейства с материята не като вълна, но тъй като потокът на "телца" или "лъчи". Енергията на всеки фотон се дава от
където V - честотата на светлина; ч - константата на Планк.
На фотоелектроните, които напускат, например, метал, имат широк диапазон от скорости. За дадена стойност на максималната скорост на честота V Vmax. определя от уравнението Einstein
където m - маса електрон почивка; А - работната функция в зависимост от химичната природа на веществото и състоянието на повърхността си. Vo честота, за които енергията
hV0 инцидент фотон е равна на функцията на работа, наречен фотоелектричния праг
Трябва да се има предвид, че функцията работа оказват силно влияние прилага към повърхността на тънки слоеве на електроположителни метали като цезий, барий, церий, торий. Когато адсорбцията на атоми върху метална повърхност, те дават метала външната валентност електрон и да стане положително зареден йон. Тези йони се индуцират в повърхностния слой на метала равна по размер на отрицателен заряд. На повърхността има електрически двоен слой, което улеснява електрон добив на метал. Например, в присъствието на цезиев работа слой на волфрам добив електрон се намалява до 4,52 ЕГ до 1.36 ЕГ. Фиг. 2.1, и показва схематично на изследването на външната фотоелектричния ефект на метали.
Фиг. 2.1. Експериментална настройка (а), волт-амперна характеристика на фотоклетка (б)
Основният елемент на инсталацията, чувствителен към светлина, слънчева клетка (PV). Той е проектиран като евакуирани стъклена колба. На вътрешната повърхност на цилиндъра от една страна тънък слой от метал с покритие, което намалява работата функция, - фотокатодна (K). В централната част на цилиндъра е метален анод (А) с форма на пръстен.
Светлината от източника на светлина - лампа с нажежаема жичка (L) удари соларната клетка (PV). За да се елиминира влиянието на външни източници на светлина (фон) слънчеви клетки и лампа с нажежаема жичка, поставени в корпуса. Напрежение между анода и катода се регулира чрез потенциометъра (Р). Ток и напрежение стойности се записват микроампера (А) и волтметър (V), съответно.
Зависимостта на фототока в детектор на светлина и U потенциална разлика между анод и катод при постоянна светлинен поток F е показан на фиг. 2.1 б. Наличието на фототока за отрицателни стойности на U (0 до - U0) показва, че електроните напускат катода, с определена начална скорост и по този начин кинетичната енергия. U0 - напрежение, при което токът във веригата не е фотоклетка се нарича напрежение забавяне или забавяне потенциал. Максималните началната скорост Vmax фотоелектроните, свързан с забавяне потенциал връзка
увеличава фототока с U само до определена Ш гранична стойност. нарича фототок насищане. Когато насищане фототок всички електрони, излъчени от катода под въздействието на светлина, да стигнат до анода.
2.3. Редът на изпълнение
Премахване на волт-амперна характеристика аз = F (U) на фотоклетка с постоянен светлинен поток F. За тази фотоклетка определя на разстояние 0,20 м от лампа с нажежаема жичка и чрез преместване на потенциометър за регулиране на напрежение в диапазона 20-220 V. Експерименталните параметри трябва да бъдат поне десет. Резултатите от измерването се записват в Таблица 2.1.
Експерименталните данни на фототок в зависимост от потенциалната разлика между анода и катода
Премахване на светлина характеристика фотоклетка аз = F (Р) при постоянно напрежение между анода и катода, като U в диапазона 200-220 V. светлинния поток F контролира чрез промяна на разстоянието от радиационен източник фотоклетка (ℓ). Диапазонът на разстоянията ℓ - от 0,20 до 0,80 м, със стъпка от 0.05 m изчисление светлинен поток в определен ℓ стойност за производство на формулата.
където S - площ от фотокатода, I - силата на нажежаема жичка.
Експерименталните данни и ℓ I и изчислената стойност на F записани в Таблица 2.2.
Експерименталните данни за големината на фототока на светлинния поток инцидента на фотоклетката
3. Изчисляване на чувствителността на фотоклетка когато т = 0,2 м с формула
γ = I / F = (iℓ 2) / (Е) (2,7)
Първичните данни и изчислява стойността на γ правят на масата 2.3.
Първоначалната данни и изчислената стойност на чувствителност на фотоклетка
Големината на γ за различни вакуумни фотоклетки има стойност
от няколко микроампера на лумена на "100 иА / LM. За цезиев фотоклетка тип TF-3 се използва в работата, чувствителността е не по-малко от 50 иА / LM.
Изобразените аз = F (U), I = е (Р).
Да се изготви доклад за лабораторна работа, в съответствие с установената форма.
необходими данни Референтен характер в изчисленията: I = 27 CD за лампа мощност 40 W, S = 7 ∙ 10 -4 m 2.
Заключение. в хода на тази работа се изучава свойствата на слънчеви клетки, светлина се отстранява, и характеристиките на ток напрежение, и се определя неговата чувствителност.
Свързани статии