Integral érzékenység fénysorompó
Tanulás a jelenség a fotoelektromos hatás.
A tanulmány a fotoelektromos hatás törvények. Meghatározása szerves érzékenysége a fotocellák, ellenőrizze Stoletova törvény.
A fényforrás - izzólámpa; fénymérő; fénysorompó-cézium-antimon katód (katód átmérő 3 cm); Szelep fénysorompó (s = 1 mm 2); voltmérő és ampermérő; tápegység - B-5-47.
III. Kérdések, amelyekre a választ, amit tudnod kell, hogy hozzáférjenek a munka:
1. Külső fotoelektromos hatás. A törvények a fotoelektromos hatás. Einstein egyenlet. Fotocella eszköz, amely egy külső PhotoEffect.
2. A belső fotoelektromos hatás: fényelektromos és fényelektromos hatás.
3. Az érzékelő fotocella. Ability kísérleti meghatározása az integrál érzékenységét.
4. Írjuk fotometriai mennyiségek és mértékegységek.
A kvantum fény természete legtisztábban nyilvánul meg a jelenség a fotoelektromos hatás.
Külső fotoelektromos hatás figyelhető meg fémek. Amikor a fény a fotonok abszorbeálódnak a fém vezetési elektronok, ezáltal növelve az elektron energia. Ha az energia egyetlen elektron nagyobb, mint a munka kimenete fém, az elektron elhagyja a fém. Az energiamérleg kölcsönhatás által létrehozott Einstein egyenlet:
ahol hn - fotonenergia, n - a gyakorisága a fény, A - elektron kilépési munka, mv 2/2 - a maximális mozgási energiája a kilökött elektron.
Még monokromatikus fény energiát az elektronok által kibocsátott fotokatódról, egyenlőtlen. Az elektronok egy anyag különböző energiákkal rendelkeznek, fekvő szintje a megengedett sávok. Alatt kilépési munka, hanem hogy megértsük a szükséges energiát egy elektront távolítanak el a legfelső töltött szinten. Az energia, ami kell fordított, hogy egy elektront távolítanak el az alsó réteg, felülmúlja az A és a kinetikus energia ezen elektronok kisebb, mint. Ezen túlmenően, az elektronok egy részét elveszítheti energia felé fotokatódon felületre. Einstein egyenlet definiálja, ezért a kinetikus energia nem az összes, hanem csak a gyors elektronok.
Empirikusan is ustanovlenysleduyuschie törvények a fotoelektromos hatás.
1. A fotoelektronok száma felszabadult a fém felületén egységnyi idő arányos a beeső fényáram a fém állandó spektrális összetételét.
2. A maximális kezdeti mozgási energiája a fotoelektron lineárisan függ a frekvencia a beeső fény, és nem függ annak intenzitását.
3. Fém létezik vörös határán (küszöbérték) a fényelektromos hatás, azaz a a maximális hullámhossza L0. amelynél a fotoelektromos hatás is lehetséges. Ha a hullámhossz a beeső (abszorbeált) könnyű L> L0. A fotoelektromos hatás nem figyelhető meg. L0 méret természetétől függ és az állami a fém és annak felülete van meghatározva az Einstein-egyenlet. Az elektron túlmutatnak a fém, ha az üzenet azt energiát nem kevesebb, mint a kilépési munka, azaz a hn ³ A. A. Feltételezve Hn0 = kapjunk L0 = c / n0 = hc / A.
Külső PhotoEffect használt vákuumos fotocellával -dvuhelektrodnyh eszközök, amelyekben az eset a katód felületét, a fény energia alakul át energiáját elektromos áram (ábra. 1).
A belső felülete az üvegbura fotocella borított vékony réteg a fém. Ez a réteg körülbelül 50% belső felületének a henger és a fotokatód. Ellene, van egy átlátszó ablak, amelyen keresztül a fény belép a katód. Az anód egy keret alakú, és úgy van elhelyezve, hogy ne akadályozzák a behatoló fény, hogy a katód. Amikor megvilágított fénysorompó kezdődik elektronok emisszióját a katód - bekövetkezik
Amint látható a grafikonon, növelve az anód feszültség áram i növeljük az első, mivel egyre több emittált elektronok a katód éri el az anód. Egy bizonyos anódfeszültsége összes fotoelektronokat sújtotta az anód és a további növekedés a feszültség az áramerősség nem változik. Nagysága a mostani olyan intézkedés, a fotoelektromos hatás és az úgynevezett telítési áram. Szerelt tapasztalat törvény az arányosság fényáram telítési áram
Úgy hívják Stoletova törvény. Az érték g = Inas / F az érzékenysége a fotocella.
Megkülönböztetése elválaszthatatlan és spektrális érzékenysége a napelem.
Integrál fotocella érzékenység jellemzi a képessége, hogy válaszoljon a hatását a fényáram komplex sugárzás.
Spektrális érzékenységi meghatározza az erejét photocurrent hatására monokromatikus fény.
Érzékenység fotocellák vákuum eléri a 100 mA / lm.
Ahhoz, hogy növelje az erejét a fotoáram néha fénysorompó töltött ballon inert gázzal nyomáson 1-10 Pa. Az ilyen napelemek nevezzük gázzal töltött. A nagy anód feszültség értéke ezen napelemek van hatással a gáz ionizációja atomok által kilépő elektronok a katód hatása alatt a fény. Ennek eredményeként áram létrehozása fotoelektronok amelyek részt nem csak, hanem ionok és elektronok eredő a gáz ionizációja. Az érzékenység a gázzal töltött fotocellák eléri 150-200 mA / lm.
Külső PhotoEffect is találja alkalmazás fotomultiplierek (PMT) mérésére használhatók a fényáram intenzitása és alacsony elektron-optikai konverterek (EOC), amelyen keresztül lehetőség van, hogy fokozza a fényerőt a röntgenkép, vagy, hogy átalakítsa az infravörös sugárzást látható fénnyé.
Az Einstein-egyenlet a külső PhotoEffect kísérletesen meghatározni a kritikus kvantum Planck-állandó h. Erre a célra, a legtöbb esetben használt módszer késleltető potenciálját, amelynek lényege abban áll, a következő: az elektródák a vákuum mellékelt fotocella reverz (záró) feszültség, ábrán látható módon. 4.
Amikor a feszültség UZ = 0. elektronok elhagyták a katód fénysorompó fotonok monokromatikus fényt egy frekvencia n. eléri az anód, alkotó elektromos áram, az úgynevezett fényáram. A fotoelektromos rögzített mérőeszköz. Növelésével késleltető potenciálját az elektronok, amelyeknek energiája kicsi, nem éri el az anód áram csökken fénysorompó. Egy bizonyos érték a késleltető lehetséges még a leggyorsabb elektronok nem fogja elérni az anód és a jelenlegi az áramkörben nulla.
és ezért, HN = eUZ + A. és UZ = (HN-A) / e. azaz UZ érték retardáló potenciális lineárisan függ az N fény frekvenciája.
Belső fotoelektromos hatás (fényvezető ek) megfigyelt félvezetők. A fotonenergia át elektronok a félvezető. Ha ez az energia nagyobb, mint a szélessége hn DW bandgap, az elektronok bejutnak a tiszta félvezető a vegyértéksáv a vezetési sávban. A szennyező félvezető felszívódását egy foton vezet az átmenet egy elektron donor szint a vezetési sávban, vagy a vegyérték sáv, hogy az akceptor szinteket. Így a vezetőképessége növekszik, ha a világító félvezetők. Ez a jelenség alapja fényálló lépéseket. Fényérzékeny sejtek alapján készülnek kadmium-szulfid, ólom-szulfid, és mások. Ezek jóval nagyobb érzékenységet a fotocellák a külső PhotoEffect. Azonban az érzékenység növelése növeli a tehetetlenségi fotókonduktort, ami korlátozza annak lehetőségét, hogy azok használatáról nagyfrekvenciás változó fényáramokra. Fotorezisztek használt fotometriai mérésére szolgáló berendezés fényenergia értékek, valamint a fotoelektromos érzékelők eszközök. Photoelectromotive által létrehozott erő érintkezés monokromatikus megvilágítás fény fluxus arányos az áramlási. mivel ez határozza meg a számot képződik a félvezető elektron-lyuk párok. azaz fotonok száma a falon. Előny szelep fotocellák, hogy működésük nem igényel áramforrást, mint magukat a fény hatására keletkező fotofeszültség. Ha az áramkör, amely a fénysorompó, akkor felmerül a jelenlegi. Integrál érzékenység kapu fotocella meghaladja az érzékenységet a vákuum fotocellák. Ez elérheti a több ezer mikroamperen per lumen. Szelep napelemek koholt alapján szelén, germánium, szilícium, ezüst, kén, stb Szilícium és néhány más típusú napelemek használják napelemek használt űrhajók meghajtani a fedélzeti berendezés. Valve fotocellák is használják mérésére fényáram és fényesség a fotometriai gyakorlatban. A szelén fénysorompó (ábra. 7) egy szelén réteget 2 felvitt egy csiszolt vaslemez 1. Ily módon egy érintkező közötti tiszta szelén és a szelén egy szennyező, és van egy p-n - átmenet. Amikor világít fénysorompó fény könnyen áthalad a vékony ezüst film. Fotonok által elnyelt elektronok, és van egy fotó-elektromotoros erő. Ha egy vaslemez csatlakozni egy vezeték egy ezüst film, az árammérő szerepel az áramkör, megmutatja az áram a vas a felső elektróda. Feladat I. Kísérlet vákuum napelem és meghatározását az integrál érzékenységét. Integral érzékenység fénysorompó Fotometria Ismeretes, hogy ahol E - megvilágítás, és az S - terület megvilágított felületet. A megvilágítás által termelt pontforrás, jelentése ahol - az elektromos fényforrás, R - a távolság a forrástól a megvilágított felület. Szem előtt tartva ezeket a kapcsolatokat, megkapjuk a képlet meghatározására integralnoy0020chuvstvitelnosti fénysorompó: 1. Nem tartoznak a lámpa mérővel mérjük környezeti világítás Ef. helyezve a fénymérő érzékelő nyílásba fénysorompó. A leírásban használt a fénymérő ábrán mutatjuk be. 9. "KM" cap összeszereletlen fénymérő. Ha megnyomja 1 kell használni az alsó szinten, ha megnyomjuk 2 - tetején. A határértékek ilyen skálák rendre 300 LX 1000 LX. 2. Helyezzük a lámpa és a megvilágítás fény mérővel mérjük E a fészekben fotocellát négy távolságok R a fényforrás (20, 30, 40, 50 cm-es). 3. Határozza meg a hatalom a fényforrás minden esetben a képlet ahol E0 = E-Ef. és megtalálja azt az átlagos . Számítsuk ki a fényáram F, amelyet a képlet A mérési eredmények és számítások, a táblázatban: Ábrázolva i = f (U) minden egyes R távköznyire fényforrás egy fotocella. 6. Plot a telítési áramerősség Inas nagyságától függően a fényáram F. Inas = f (F). Ismerje meg a G gráf. 7. Számítsuk ki a szerves érzékenységet g fotocella a képlet (4), és megtalálja az átlagos 8. Számítsa ki az érzékenység mérési hiba Dg fénysorompó g. Feladat 2. meghatározása az érzékenysége a szelep integrált fénysorompó. 1. Váltson telepíteni vákuum fotocella a szelepen. 2. Collect program (ábra. 11). 3. Mérjük a fotoáram értéke i különböző távolságokra R a fotocella fényforrás (5-től 40 cm-es, 5 cm-es). 4. A mérések eredményeit rögzítik a táblázatban.
Amely a katód fénysorompó monokromatikus fény frekvenciákkal, n1
Hevítve szelén átjut kristálymódosulat, amely p-lyuk vezetőképesség. Top porlasztott vékonyréteg 3 ezüst. Ennek eredményeként a belső diffúziója ezüst atomok a felületen képződött szelén szelén réteget adalékolt ezüst, amelynek e n-vezetőképesség.
A fényforrás lehet beállítani az izzólámpa 1 (ábra. 8), amely mozgatható egy átlátszatlan ceruzával esetben 2, amelynek egy foglalat a lámpa és a fotocella 3 kapcsoló 4. A távolság az izzólámpa és a fotocella R5 mérjük egy vonalzóval.
Kapcsolódó cikkek