Лабораторный практикум по оптике, содержащий описание 21 лабораторной работы, страница 60

Вольтметр ВК7-10А – электронно-цифровой прибор, служащий для измерения постоянного и переменного напряжений и сопротивлений. Прибор имеет переключатель 1 пределов измеряемых величин: напряжений на постоянном и переменном токах – 10, 100, 1000 В и сопротивлений 1, 10, 100 кОм, 1 мОм; переключатель вида напряжений и измеряемых величин 2, сетевой выключатель 3, переключатель режимов работы 4. Измеряемые величины подключаются специальным разъёмом к гнезду 5, гнёзда 6 служат для калибровки прибора на соответствующих пределах измерения. Отсчёт измеряемой величины производится с помощью электронного табло 7.

Сила фототока полупроводникового фотоэлемента измеряется с помощью микроамперметра стрелочного типа с пределом измерения 200 мкА.

Фотосопротивление ФСК состоит из стеклянной пластинки, на которую нанесён слой полупроводника. На два противоположных края этого слоя наложены электроды, с помощью которых фотосопротивление включается в электрическую цепь. Для защиты от повреждений фотосопротивление помещают в чехол из пластмассы. Если фотосопротивление не освещено, то величина его сопротивления очень велика (темновое сопротивление).

Полупроводниковый фотоэлемент состоит из контакта двух разнородных полупроводников р-типа и n-типа, нанесённых на стеклянную подложку. В месте контакта  образуется тонкий запирающий слой. При освещении места контакта начинается перемещение электронов из полупроводника р-типа в полупроводник n-типа. В то же время дырки не могут преодолеть контактную разность потенциалов и остаются в р-полупроводнике. В результате возникает фото-эдс. Присоединение к потребителю полупроводникого фотоэлемента осуществляется с помощью электродов, наложенных на р- и n-слои. Для защиты от повреждений всё устройство помещено в пластмассовый корпус.

Спектральный состав излучения изменяется с помощью светофильтров.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1.  Включают вольтметр тумблером 3 в сеть и дают прогреться в течение 30 мин. Переключатель 1 устанавливают в положение 10 кОм, переключатель 2 в положение ''установка нуля''.

2.  После прогрева с помощью шлица «калибровка 10 кОм» установить нулевое показание шкалы. Затем перевести переключатель 2 в положение R.

УПРАЖНЕНИЕ I

Исследование световой характеристики фотосопротивления

1.  На оптической скамье размещают осветитель и исследуемое фотосопротивление, которое специальным разъёмом соединяют с гнездом 5 вольтомметра.

2.  Открывают полностью ирисовую диафрагму осветителя.

3.  Устанавливают расстояние от центра лампы осветителя до фотосопротивления, равное 10 см, и измеряют величену Rф.

4.  Изменяя расстояние r через каждые 5 см, измеряют для каждого из них своё значение Rф.

5.  По формуле (19.2) для каждого r вычисляют величину светового потока.

Площадь светочувствительного слоя для ДСК-1 S1=10,5·10–6 м2, для ФСК-2 S2=29,2·10–6 м2.

6.  По полученным данным строят световую характеристику фотосопротивления, т.е. зависимость Rф=f(ф).

7.  Аналогично измерения проводят и с другим фотосопротивлением.

УПРАЖНЕНИЕ II

Снятие спектральной характеристики
фотосопротивления

1.  Устанавливают фотосопротивление на расстоянии 20 см осветителя. Диафрагма полностью раскрыта.

2.  Помещают перед ирисовой диафрагмой различные светофильтры (фиолетовый, синий, зелёный, жёлтый, оранжевый, красный) и снимают для них значения Rф.

3.  Строят спектральную характеристику фотосопротивления, т.е. зависимость Rф=f(l). Длины волн светофильтров указаны в таблице.

4.  Аналогичные измерения проводят и для другого сопротивления.

УПРАЖНЕНИЕ III

Исследование световой характеристики
полупроводникового фотоэлемента

1.  Вместо фотосопротивления помещают на оптический скамье полупроводниковый фотоэлемент и соединяют его с микроамперметром. При этом следят за тем, чтобы плюс фотоэлемента был присоединён к плюсу микроамперметра.

2.  Устанавливают фотоэлемент на расстоянии 10 см от осветителя. Диафрагма полностью открыта. Осветитель выключен.