Коммерциялық емес акционерлік қоғам Физика кафедрасы кванттық физика
ОТТ-8 зертханалық жұмыс. Фотоэлементтің сипаттамаларын
жүктеу/скачать 1,32 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Тапсырмалар: фотоэлементтің вольтамперлік және жарықтық сипаттамаларын алу. 1.1 Ӛлшеу тәсілі және тәжірибе қондырғысының сипаттамасы
| 1 ОТТ-8 зертханалық жұмыс. Фотоэлементтің сипаттамаларын
зерттеу Жұмыс мақсаты: сыртқы фотоэффект құбылысын фотоэлемент кӛмегімен зерттеу. Тапсырмалар: фотоэлементтің вольтамперлік және жарықтық сипаттамаларын алу. 1.1 Ӛлшеу тәсілі және тәжірибе қондырғысының сипаттамасы Сыртқы фотоэффект дегеніміз жарықтың әсерінен заттардан электрондардың ыршып шығу құбылысы. Ол әсіресе металдарда жақсы байқалады. Сыртқы фотоэффект заңдарын Столетов пен Ленард тәжірибе жолымен ашқан. 1 Фотоэлектрондардың жылдамдығы жарық жиілігімен анықталады және жарық интенсивтілігіне тәуелсіз. 2 Қанығу фототогы жарық ағынына пропорционал. 3 Әр зат үшін фотоэффект қызыл шекарасы бар, яғни, сыртқы фотоэффект бола алатын минимал жарық жиілігі 0 Ал, 0 жағдайында фотоэффект болмайды. Энергияның сақталу заңына сәйкес Эйнштейн теңдеуі деп аталатын 2 max 2 mV A hv ( 1.1) қатынас орындалады Бұл фотоэффект заңын оңай түсіндіреді. Шындығында да (1.1) теңдеуінен фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы және жылдамдығы жарық жиілігі мен электрондардың шығу жұмысына байланысты екені шығады. Егер h·v≥A болса, фотоэффект болады. Ал h·v=A немесе h A v 0 жағдай қызыл шекараға сәйкес келеді. Қызыл шекара тек электронның шығу жұмысына, яғни металлдардың химиялық табиғатына және оның бетіне тәуелді. Фототок бірлік уақытта катод бетінен ұшып шыққан фотоэлектрондардың санымен анықталады. Ол сол уақыт аралығындағы зат бетіне түскен фотондар санына, яғни жарық Ф ағынына пропорционал. Сыртқы фотоэффект практикада кеңінен қолданылады. Фотоэффект құбылысының әсеріне негізделген приборлар фотоэлементтер (электроникада, телевидениеде, дабыл қаққыштарда және т.б. қолданылады) деп аталады. Қарапайым вакуумді фотоэлемент ауасы сорылған шыны баллоннан тұрады. Оның ішкі бетінің кӛп бӛлігіне жарық сезгіш (натрий, калий немесе цезий) қабат жағылған. Жарық сезгіш қабат К катод қызметін атқарады. Баллонның ортаңғы бӛлігінде басқа электрод - А анод орнатылған. Ол кӛбінесе сфера немесе жарты сфера, сақина (1.1 сурет) тәріздес болып жасалынады. Катодқа қарама қарсы орналасқан баллонның мӛлдір бӛлігі арқылы фотокатодқа жарық сәулесі түскенде фотоэффект құбылысы болады. Егер анод пен катод арасына потенциалдар айырмасын берсек, жарық әсерінен 1.1 сурет катод бетінен ыршып шыққан электрондар электр ӛрісінің әсерінен анодқа қарай үдей қозғалады. Фотоэлементте және ол жалғанған тізбекте электр тогы жүре бастайды. Бұл токты фототок деп атайды. Фототок шамасы катодқа түскен жарық ағынымен және анод пен катод арасындағы потенциалдар айырымымен анықталады. Жарық ағыны тұрақты болған кезде, фототок күші мен кернеу арасындағы байланыс фотоэлементтің вольтамперлік сипаттамасы деп аталады. Фотоэлементтің вольтамперлік сипаттамасы І мен U байланыс сызбасы түрінде беріледі (1.2 сурет). 1.2 сурет Сызбадан кернеу артқанда фототок шамасының артатыны кӛрініп тұр. Бірақ фототок артуы біртіндеп баяулап және қандай да бір кернеуде оның ӛсуі мүлдем тоқтап қалады. Фототок шамасы кернеуге байланысты болмай қалады. Фототоктың осы мәнін ( І қ ) қанығу тогы деп атайды. Қанығу кезінде жарық әсерінен катод бетінен бірлік уақытта ыршып шыққан барлық электрондар анодқа келіп жетеді. Вакуумдік фотоэлементте катод бетінен ыршып шыққан электрондардың бір бӛлігі электр ӛрісі болмаса да анодқа жете алады. ( 1.2 - сызбада келтірілген U=0, І≠0 жағдай). Фотоэлементтегі осы токты тоқтату үшін U т тежеуіш потенциал беруіміз қажет. Тежеуіш потенциал мен электронның максимал жылдамдығы мына қатынаспен байланысады eU т =(mV 2 m )/2 , (1.2) мұндағы е - электрон заряды; m- электрон массасы. Бұл (1.2) теңдеу ( eU т ) ӛрістің тежеуіш жұмысы мен фотоэлектрондардың алғашқы (mV 2 m )/2 максимал кинетикалық энергиясының тең болу шартынан шығады. Фотоэлементтің басқа сипаттамасы кернеу тұрақты болған кездегі фототок күшінің түскен жарық ағынына тәуелділігі ( І =f (Ф) u ). Фототок күшінің түскен жарық ағынына қатынасы γ фотоэлемент сезгіштігі деп аталады γ=І/Ф . (1.3) Фотоэлементті зерттеу үшін электрлік сұлбасы 1.3 суретте кӛрсетілген, зерттелінетін фотоэлементтен және эталонды шамнан тұратын қондырғы қолданылады. 1.3 сурет Сұлаба фотоэлемент пен эталонды шамды ток кӛзіне жалғайтын бір- біріне тәуелсіз екі (І және ІІ) тізбектен тұрады. жүктеу/скачать 1,32 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|