Ćwiczenie

Ćwiczenie nr 91

- Badanie zewnętrznego zjawiska fotoelektrycznego

I. Cel ćwiczenia

Wyznaczenie średniej wartości natężenia prądu fotoelektrycznego dla różnych wartości strumienia promieniowania φ, wyznaczenie charakterystyki prądowo-napięciowej fotokomórki (zależność natężenia prądu fotoelektrycznego i od przyłożonego do niej napięcia), wyznaczenie wartości prądu nasycenia.

II. Wprowadzenie

W tym punkcie zostaną omówione zjawiska oraz zagadnienia mające miejsce podczas wykonywania tego doświadczenia.

- Zjawisko fotoelektryczne jest to efekt elektryczny występujący w ciałach pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego np. światła czy promieniowania ultrafioletowego. Pod wpływem tego promieniowania możemy zaobserwować emisję elektronów z powierzchni katody, którą jest warstwa materiału naniesiona bezpośrednio na wewnętrzną stronę bańki szlanej stanowiącej obudowę. Elektrony wybijane z katody są zbierane przez anodę o kształcie spirali tworząc obwód elektryczny. Natężenie prądu fotoelektrycznego zależy od wartości strumienia promieniowania φ, a zarazem od odległości źródła tego promieniwania r oraz także od napięcia pomiędzy katodą, a anodą.

III. Wyznaczanie wartości natężenia prądu fotoelektrycznego w zależności od strumienia promieniowania.

Tabela 1

i Δi r 1/r2 i Δi r 1/r2
μA μA m 1/m2 μA μA m 1/m2
5,375 0,075 0,20 25,00 0,450 0,075 0,65 2,37
3,375 0,075 0,25 16,00 0,400 0,075 0,70 2,04
2,100 0,075 0,30 11,11 0,330 0,075 0,75 1,78
1,450 0,075 0,35 8,16 0,300 0,075 0,80 1,56
1,050 0,075 0,40 6,25 0,270 0,075 0,85 1,38
0,900 0,075 0,45 4,94 0,240 0,075 0,90 1,23
0,750 0,075 0,50 4,00 0,220 0,075 0,95 1,11
0,600 0,075 0,55 3,31 0,210 0,075 1,00 1,00


U = ±0, 3 % rdg  +  1 dgt


$$i = \frac{klasa*zakres}{100}$$

Δr = 0,01m

Δr2=0,02m

Powyższe wyniki zaprezentowane są graficznie na wykresie 1

Wykres 1

Wykres kształtuje się w prawie prostą linię. Oznacza to, że natężenie prądu jest proporcjonalne do kwadratu odległości źródła światła od fotokomórki. Dla punktów z zaznaczonymi słupkami niepewności widoczne jest, iż niepewność pomiaru rośnie wraz z dystansem r.

IV. Wyznaczanie charakterystyki prądowo-napięciowej.

Tabela 2

U ΔU i Δi U ΔU i Δi
V V μA μA V V μA μA
1,0 1,0 0,500 0,075 35,0 1,1 4,500 0,075
2,0 1,0 1,000 0,075 40,0 1,1 4,600 0,075
3,0 1,0 1,400 0,075 45,0 1,1 4,650 0,075
4,0 1,0 1,750 0,075 50,0 1,2 4,660 0,075
5,0 1,0 2,060 0,075 55,0 1,2 4,700 0,075
6,0 1,0 2,450 0,075 60,0 1,2 4,750 0,075
7,0 1,0 2,700 0,075 65,0 1,2 4,800 0,075
8,0 1,0 3,000 0,075 70,0 1,2 4,800 0,075
9,0 1,0 3,200 0,075 75,0 1,2 4,820 0,075
10,0 1,0 3,450 0,075 80,0 1,2 4,830 0,075
15,0 1,0 4,050 0,075 85,0 1,3 4,850 0,075
20,0 1,1 4,300 0,075 90,0 1,3 4,900 0,075
25,0 1,1 4,400 0,075 95,0 1,3 4,950 0,075
30,0 1,1 4,450 0,075 100,0 1,3 4,970 0,075

Wyniki powyższych pomiarów przedstawione są poniżej na wykresie 2

Wykres 2

`

Uzyskany wykres wyraźnie dzieli się na dwie części. W pierwszej (od 1 do ok 15 V) widać szybki przyrost natężenia wraz z przyrostem napięcia prądu. Natomiast w drugiej części przyrost również istnieje, jednak nachylenie tej części grafu jest znacznie łagodniejsze, niż poprzedniej. Spowodowane jest to osiągnięciem przez anodę maksymalnego natężenia prądu. Potem anoda nadal przyjmuje elektrony z katody, jednak w znacznie niższym stopniu.

Błędy pomiarowe napięcia prądu nie zmieniają się z jego przyrostem, jednak błąd pomiaru natężenia znacznie wzrasta wraz ze wzrostem natężenia prądu.

Granicznym punktem, a zarazem wartością nasycenia prądu is, do którego również wykres zbliża się asymptotycznie jest punkt „28”:

U=15,0V

ΔU=1,30V

I=4,970μA

Δi=0,075μA

V. Obserwacje i Wnioski

WNIOSKI DOPISZE PO ZRIOBIENIU RYCH WYKRESOW ITP.

V. Opracowanie wyników:

1. Dla danego r obliczyć wartość średnią natężenia prądu fotoelektrycznego i z obu

serii pomiarów oraz jej niepewność. Przedstawić graficznie zależność

2. Dla wybranych punktów z początkowego, środkowego i końcowego przedziału

odległości zaznaczyć pola niepewności. Omówić wynik graficzny.

3. Dla danego U obliczyć wartość średnią natężenia prądu fotoelektrycznego

oraz jej niepewność.

4. Przedstawić charakterystykę prądowo-napięciową badanej fotokomórki

próżniowej (iśr=f(U)).

5. Dla wybranych punktów z początkowego, środkowego i końcowego zakresu

napięcia zaznaczyć pola niepewności. Wynik graficzny omówić.

6. Wyznaczyć wartości prądu nasycenia is

i ich niepewności. Uzyskane wyniki

omówić.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
3 ćwiczenia BADANIE asfaltów
Ćwiczenie7
Cwiczenia 2
Ćwiczenia V
metody redukcji odpadów miejskich ćwiczenia
Ćwiczenia1 Elektroforeza
cwiczenia 9 kryzys
Ćwiczenia 1, cz 1
Ćwiczenie 8
9 ćwiczenie 2014
Cwiczenie 1
Ćwiczenie 2 Polska w europejskim systemie bezpieczeństwa
11 CWICZENIE 1 SEMESTR LETNIid 12747 ppt

więcej podobnych podstron