POLITECHNIKA ŚLĄSKA

Wydział Elektryczny

Rok akademicki 1994/95

Ćwiczenie nr 5

Wyznaczanie charakterystyki fotokomórki gazowanej.

GRUPA 1 SEKCJA 14 Mariusz Bodurka Marek Wilczek

1. Część teoretyczna

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne, czyli tzw. fotoemisjapolega na tym, że światło padające na płytkę metalową "wybija" z niej elektrony swobodne. Jest to proces energetyczny, w którym energia kwantowa światła jest pzrekazywana elektronom swobodnym, znajdujacym się w metalu. Aby opuścić powierzchnię metalu z pewną energią kinetyczną (Ek), elektrony muszą pokonać siły przyciągania ze strony dodatnich jonów metalu i wyjść poza strefę działania tych sił tzn. wykonać pracę wyjscia (W).

Zgodnie z zasadą zachowania energii "wybicia" fotoelektronu będzie miało miejsce tylko wówczas, gdy energia kwantu h będzie co najmniej równa lub większa od pracy wyjścia W

h W

gdzie :

h - stała Plancka

- częstość drgań światła padającego

Opisane zjawisko wykazuje dwie charakterystyczne cechy :

1. Liczba emitowanych elektronów jest proporcjonalna do strumienia świetlnego padajacego

na płytkę

If = k

If - natężenie prądu fotoemisji

Energia kinetyczna Ek fotoelektronów nie zależy od strumienia świetlnego lecz od częstości drgań padajacego światła.

2. Tabele pomiarowe

TABELA I

Odległość fotokomórki od żarówki d = 40 [cm]

Moc P = 26 [W]

Lp.	Napięcie U [V]	Natężenie If [ A]
1	5	0,36
2	10	0,46
3	15	0,5
4	20	0,55
5	25	0,65
6	30	0,74
7	35	0,83
8	40	0,92
9	45	1,04
10	50	1,16
11	55	1,3
12	60	1,44
13	65	1,62
14	70	1,8
15	75	2

TABELA II

Napięcie fotokomórki Uf = 60 [V]

Odległość fotokomórki od zarówki d = 40 [cm]

Lp.	Napięcie Uż [V]	Natężenie If [A]	Moc żarówki [W]
1	50	0	3,5
2	60	0	4
3	70	0,02	5,25
4	80	0,04	6,25
5	90	0,06	7,5
6	100	0,12	8,75
7	110	0,18	10,25
8	120	0,26	11,5
9	130	0,34	13,25
10	140	0,44	14,5
11	150	0,54	16,5
12	160	0,68	18,25
13	170	0,84	20,2
14	180	1,02	22
15	190	1,2	24
16	200	1,4	25,75
17	210	1,66	28
18	220	1,86	30

TABELA III

Moc Zarówki P = 22 [W]

Napięcie fotokomórki Uf = 60 [V]

Napięcie zarówki Uż = 180 [V]

Lp.	Odległość d [cm]	Natężenie If [A]
1	60	0,5
2	57,5	0,52
3	55	0,58
4	52,5	0,6
5	50	0,66
6	47,5	0,74
7	45	0,8
8	42,5	0,9
9	40	0,96
10	37,5	1,14
11	35	1,22
12	32,5	1,46
13	30	1,64
14	27,5	1,98
15	26,8	2

TABELA IV

	Klasa	Zakres	Dokładność odczytu
Woltomierz Vż	0.5	300 [V]	4
Woltomierz Vf	0.5	75 [V]	1
Watomierz	0.5	100 [V] * 0.5 [A]	0.5
Mikroamperomierz	1	2 [A]	0.02

3. Obliczenia błędów

TABELA I

Wartość średnia Ifx =

-0.66 -0.28 0.28

-0.56 -0.19 0.42

-0.52 -0.1 0.6

-0.47 0.02 0.78

-0.37 0.14 0.98

0.43 0.08 0.08

0.31 0.04 0.18

0.27 0.01 0.36

0.22 0 0.61

0.14 0.02 0.96

3.71 x = x =

Wartość średnia Ufx = 40

-35 -10 15

-30 -5 20

-25 0 25 -20 5 30

-15 10 35

1225 100 225 900 25 400

625 0 625

400 25 900

225 100 1225

7000 x = x =

TABELA II

Wartość średnia Ifx =

-0.56 -0.47 -0.05 0.81

-0.59 -0.41 0.09 1.07

-0.57 -0.33 0.25 1.27

-0.55 -0.25 0.43

-0.53 -0.15 0.61

0.35 0.22 0 0.66

0.35 0.17 0 1.14

0.32 0.11 0.06 1.61

0.30 0.06 0.18

0.28 0.02 0.37

6.34 x = x =

Wartość średnia Użx =

-85 -35 15 65

-75 -25 25 75

-65 -15 35 85

-55 -5 45

-45 5 55

7225 1225 225 4225

5625 625 625 5625

4225 225 1225 7225

3025 25 2025

2025 25 3025

48680 x = x =

TABELA III

Wartość średnia Ifx =

-0.37 -0.13 0.35 -0.35 -0.07 0.59 -0.29 0.03 0.77 -0.27 0.09 1.11

-0.21 0.27 1.13

0.14 0.01 0.12 0.12 0 0.35 0.08 0 0.59 0.07 0 1.23

0.04 0.07 1.28

4.14 x = x =

Wartość średnia dx =

18 5.5 -7 15.5 3 -9.5 13 0.5 -12 10.5 -2 -14.5

8 -4.5 -15.2

324 30.25 49 240.25 9 90.25 169 0.25 144 110.25 4 210.25

64 20.25 231.04

1696 x = x =

Odległość d [cm]	If =
60	0,278*10
57,5	0,302*10
55	0,331*10
52,5	0,363*10
50	0,4*10
47,5	0,443*10
45	0,494*10
42,5	0,554*10
40	0,625*10
37,5	0,711*10
35	0,816*10
32,5	0,947*10
30	1,111*10
27,5	1,322*10
26,8	1,392*10