LABORATORIUM PODSTAW FIZYKI
ĆWICZENIE NR 91A
TEMAT: Badanie zewnętrznego zjawiska fotoelektrycznego. Badanie zależności natężenia prądu fotoelektrycznego od strumienia promieniowania i wyznaczanie charakterystyki fotokomórki.
Przebieg pomiarów
Wykonanie pomiaru natężenia prądu (mikroamperomierzem analogowym o zakresie 15 μA) dla różnych wartości strumienia promieniowania padającego na fotokatodę poprzez zmianę odległości r co 2cm. Przy stałym napięciu U=100V.
Przy stałej odległości r=20cm dokonano pomiarów (multimetrem o dokładności ± (0,05 % rdg + 3 dgt)) zależności natężenia prądu fotoelektrycznego i od przyłożonego napięcia najpierw od 1÷10V co 1V, a potem 10÷100V co 10V.
Powtórzono pomiary zmieniając napięcie w odwrotnej kolejności.
Wyniki dokonanych pomiarów.
1.
r [m] |
∆r[m] |
1/r2 [1/m2] |
i [μA] |
0,150 |
0,001 |
44,44 |
17,5 |
0,170 |
0,001 |
34,60 |
11,75 |
0,190 |
0,001 |
27,70 |
8,75 |
0,210 |
0,001 |
22,68 |
6,75 |
0,230 |
0,001 |
18,90 |
5,25 |
0,250 |
0,001 |
16,00 |
4,5 |
0,270 |
0,001 |
13,72 |
3,75 |
2. Dla r=20cm
U [V] |
i [μA] |
U [V] |
i [μA] |
1,00 |
0,75 |
10,00 |
4,25 |
2,00 |
1,25 |
20,00 |
5,75 |
3,00 |
1,75 |
30,00 |
6,25 |
4,00 |
2,25 |
40,00 |
6,50 |
5,00 |
2,75 |
50,00 |
6,75 |
6,00 |
3,25 |
60,00 |
6,75 |
7,00 |
3,50 |
70,00 |
6,75 |
8,00 |
3,75 |
80,00 |
7,00 |
9,00 |
4,00 |
90,00 |
7,00 |
10,00 |
4,25 |
100,00 |
7,00 |
3. Dla r=20cm
U [V] |
i [μA] |
U [V] |
i [μA] |
100,00 |
7,00 |
10,00 |
4,25 |
90,00 |
7,00 |
9,00 |
4,00 |
80,00 |
7,00 |
8,00 |
3,75 |
70,00 |
6,75 |
7,00 |
3,50 |
60,00 |
6,75 |
6,00 |
3,25 |
50,00 |
6,50 |
5,00 |
2,75 |
40,00 |
6,50 |
4,00 |
2,25 |
30,00 |
6,25 |
3,00 |
1,75 |
20,00 |
5,75 |
2,00 |
1,25 |
10,00 |
4,25 |
1,00 |
0,75 |
Opracowanie wyników
1. Graficzna zależność 
Bezwzględna niepewność pomiarowa dla mikroamperomierza wynosi
, gdzie kl. - klasa miernika = 0,5; zakres = 15μA, czyli 
Błąd bezwzględny pomiaru odległości 
. Dla 
, 
. Na przykład: 
, 
.
2. Dla trzech wybranych punktów wyliczenie pola niepewności = Δi*Δ1/r2
Dla r=0,15m Δi*Δ1/r2=0,592*0,075=0,0444
r=0,21m Δi*Δ1/r2=0,215*0,075=0,0161
r=0,27m Δi*Δ1/r2=0,101*0,075=0,0076
3. Wyliczenie wartości średniej natężenia prądu fotoelektrycznego dla danego napięcia
U [V] |
∆U[V] |
iśr [µA] |
∆iśr[µA] |
U [V] |
∆U[V] |
iśr [µA] |
∆iśr[µA] |
1,00 |
0,0205 |
0,75 |
0,075 |
10,00 |
0,025 |
4,25 |
0,075 |
2,00 |
0,021 |
1,25 |
0,075 |
20,00 |
0,03 |
5,75 |
0,075 |
3,00 |
0,0215 |
1,75 |
0,075 |
30,00 |
0,035 |
6,25 |
0,075 |
4,00 |
0,022 |
2,25 |
0,075 |
40,00 |
0,04 |
6,5 |
0,075 |
5,00 |
0,0225 |
2,75 |
0,075 |
50,00 |
0,045 |
6,625 |
0,2 |
6,00 |
0,023 |
3,25 |
0,075 |
60,00 |
0,05 |
6,75 |
0,075 |
7,00 |
0,0235 |
3,5 |
0,075 |
70,00 |
0,055 |
6,75 |
0,075 |
8,00 |
0,024 |
3,75 |
0,075 |
80,00 |
0,06 |
7 |
0,075 |
9,00 |
0,0245 |
4 |
0,075 |
90,00 |
0,065 |
7 |
0,075 |
10,00 |
0,025 |
4,25 |
0,075 |
100,00 |
0,07 |
7 |
0,075 |
Wyliczenie ∆U ze wzoru 
, np.: 
Wyliczenie niepewności standardowej dla średniej 
ze wzoru
np.: 
, np.:
Charakterystyka prądowo-napięciowa fotokomórki (
).
Pole niepewności dla trzech wybranych punktów = ΔU*ΔI
Dla U=1V ΔU*ΔI=0,0205*0,075=0,00154
U=10V ΔU*ΔI=0,025*0,075=0,00187
U=100V ΔU*ΔI=0,07*0,075=0,00525
6. Wyznaczenie wartości prądu nasycenia is i jego niepewności.
Prąd nasycenia is jest to taka wartość natężenia, gdy wszystkie fotoelektrony wyemitowane z katody są wychwytywane przez anodę, czyli w tym wypadku z wykresu można odczytać, że is=(7±0,075) μA.
Wnioski
Wyszukiwarka