Выполнение работы. Применение фотоэлементов

Применение фотоэлементов

Фотоэлементы используются в технике и в научных исследованиях. Например, они применяются в звуковом кино для воспроизведения звука, для сигнализации, в телевидении, автоматике и телемеханике. Фотоэлементы позволяют управлять на расстоянии процессами производства. При нарушениях хода процесса изменяется поток света, попадающего на фотоэлемент, и создается ток, выключающий весь процесс. С помощью фотоэлементов измеряются весьма слабые световые потоки (например, в биологии, астрофизике), регистрируются инфракрасные спектры, осуществляется фотографирование в темноте и т.д.

Вентильные фотоэлементы используются для изготовления “солнечных” батарей, преобразующих энергию Солнца в электрическую энергию. Кремниевые “солнечные” батареи применяются, например, для питания аппаратуры на искусственных спутниках Земли и автоматических межпланетных станциях.

Фотоэлементы могут быть использованы для измерения освещенности рабочих мест. Приборы, служащие для измерения освещенности, называются люксметрами.

1. Ознакомиться с имеющимися на ла­бора­тор­ном столе приборами.

2.Снять вольт – ам­пер­нуюхарактеристику ва­куумного фотоэлемента (СЦВ-4):

2.1. Поместив фото­эле­мент СЦВ-4 на оп­ти­чес­кую скамью, собрать электрическую цепь по рис. 8.4.

2.2. Подать напря­же­ние сети на вы­пря­ми­тель и источник света. Из­ме­няя напряжение U, по­даваемое на фото­э­ле­мент, от 0 до 120-150 В, снять зависимость (7-10 точек) силы фототока I_ф от напряжения для двух расстояний r₁ и r₂ фотоэлемента от источника света. Результаты измерений занести в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Номер	U, В	Iф , А
измерения		r1 =	r2 =
. .

П р и м е ч а н и е. Расстояния r₁ и r₂ необ­хо­ди­мо подбирать такими, чтобы шкала миллиампер­метра использовалась как можно полнее. Фототок мож­но измерять в отно­си­тель­ных единицах (в де­ле­ни­ях шкалы прибора).

2.3. По измеренным данным построить графики I_ф = f (U).

3. Снять люкс - амперную характеристику.

3.1. При постоянном напряжении (U = cоnst) снять зависимость силы фототока I_ф от освещенности Е фотоэлемента. Так как освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния r , то изменять ее можно путем изменения r. Результаты измерений занести в табл. 8.2.

Таблица 8.2

Номер	U, B =
измерения	r	Iф, А	E = 1/ r^2
. . .

П р и м е ч а н и е. U = сonst должно быть подобрано так, чтобы r можно было менять в широком пределе.

3.2. По данным табл. 8.2 построить график

I_ф = f (E) = f (1 / r²).

4. Снять характеристики фотосопротивления.

4.1. Выключить выпрямитель. На место фотоэлемента подключить в цепь фотосопротивление, установив его на оптическую скамью. По аналогии с п.п. 2,3 снять однувольт - амперную и одну люкс - амперную кривые для фотосопротивления. Результаты занести в таблицы, аналогичные табл. 8.1 и 8.2.

4.2. По измеренным данным построить графики I_ф= f (U), I_ф =f (E).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Понятие о квантовых свойствах света. Энергия кванта света.

2. Явление внешнего фотоэффекта и его закономерности.

3. Внутренний фотоэффект и его объяснение на основе зонной теории строения вещества.

4. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта, его физический смысл.

5. “Красная граница” фотоэффекта.

6. Объяснение закономерностей фотоэффекта на основе квантовой природы света

7. Вольт - амперные и люкс - амперные характеристики вакуумного и газонаполненного фотоэлементов.

8. Зависимость тока насыщения фотоэлементов от освещенности.

9. Задерживающая разность потенциалов и ее связь с кинетической энергией электрона, вылетевшего из катода в результате фотоэффекта.

10. Зависимость проводимости фотосопротивления от освещенности.

11. Вольт - амперная и люкс - амперная характеристики фото­сопро­тив­ле­ния.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Дата добавления: 2015-06-04