Материал: физика_3_14ЛР

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра физики

отчет

по лабораторной работе №14

по дисциплине «Физика»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ВНУТРЕННЕГО ФОТОЭФФЕКТА

Санкт-Петербург

2020

Цели работы: изучение зависимости фототока в сернистом свинце от напряжения и освещенности

Экспериментальная установка для исследования внутреннего фотоэффекта изображена на рис. 14.1 , где ФС – фотосопротивление (типа ФС – Al); PU – вольтметр; РА – микроамперметр; R – реостат; SЭ эталонная лампа накаливания. Фотосопротивление и лампа установлены на оптической скамье.

Теоретические положения: Объектом исследования является фотосопротивление (рис. 14.3) – тонкий слой 1 полупроводникового материала, нанесенный на изолирующую пластинку 2. На краях слоя расположены электроды 3. Вся конструкция монтируется в пластмассовый корпус 4

При отсутствии освещения в цепи протекает темновой ток I_t , зависящий от приложенного напряжения и темнового сопротивления. При освещении ток I в цепи больше темнового тока I_t . Разность I_ф=I_t−I составляет фототок.

Интегральная чувствительность в общем случае вычисляется как отношение фототока I_ф к освещенности E:  = I_ф /E.

Величина фототока зависит не только от лучистого потока, но и от приложенного напряжения U, поэтому при задании чувствительности необходимо пользоваться понятием удельной чувствительности

u = I_ф/(ФU) =I_ф/(SEU) ,(14.3)

где  = SE – световой поток, падающий на фотосопротивление, S – площадь его поверхности, E – ее освещенность. Для точечного источника E =J/r², где J – сила света источника. Поэтому зависимость фототока от освещенности может быть представлена как

I_ф=U_ф/R=U_фSσ_ф/l=CE^y=C₁r^-2y, где S – площадь сечения полупроводникового слоя, l – расстояние между электродами, C₁= CJ^y .

Логарифмируя полученное выражение придем к линейной зависимости

Вопросы

Вариант №19

32. Как изменилась температура а.ч.т., если длина волны, на которую приходится максимум излучения, увеличилась в 3 раза?

=>

Уменьшится в 3 раза

11. Яркостная, цветовая и истинная температура.

Яркостная (   )- температура черного тела, при которой для определенной длины волны его спектральная плотность энергетической светимости равна спектральной плотности энергетической светимости исследуемого тела

По закону Кирхгофа для исследуемого тела для длины волны λ имеем   =   , или, учитывая, что   =   ,   =   . Так как для нечерных тел A<1, то   <   , т.е.   <T (истинная температура тела Т всегда выше яркостной).

Цветовая (   ) - температура черного тела, при которой распределение энергии в спектре излучения исследуемого тела такое же, как в спектре черного тела при той же температуре

=  

В случае серого тела   =   , где   =const<1. Поэтому распределение энергии в спектрах излучения черного и серого тела одинаково, и можно применить закон смещения Вина. Для серых тел (или тел, близких к ним по свойствам) цветовая температура совпадает с истинной

Истинная температура тела Т определяется на основе законов теплового излучения Кирхгофа и Планка по формуле:

Т очность результата в первую очередь зависит от строгости выполнения условий пирометрия, измерений ( и др.). 

Протокол измерений

a=10 см, Е=2500 лк

a=20 cм E=625 лк

Обработка результатов

1. Построим графики зависимости темнового тока и фототока от напряжения при двух значениях освещенности.

I_ф = I - I_t

a=10 см, Е=2500 лк

a=20 cм E=625 лк

2. Вычислим фототок I_ф. Построим график зависимости фототока I_ф от освещенности Е для двух напряжений.

I_ф = I - I_t