background image

Wydział 
 

Nr zespołu  Imię i nazwisko 

Pkt przyg. 

Kierunek 
 

Nr 

ćw. 

Tytuł ćwiczenia 
Zastosowanie fotokomórki do pomiarów 
fotometrycznych 

Pkt spraw. 

Grupa  
 

Data 

Pkt 

koń. 

 
 
 
 
 
 

Komórka fotoelektryczna jest lampą elektronową posiadającą dwie elektrody: anodę (A) 
i katodę (K). Anodę stanowi drucik zwinięty w kształt pętli, katodę - warstewka metalu 
alkaicznego  (Li,  Na,  K,  Cs)  napylana  na  tylną  ściankę  fotokomórki.  Pod  wpływem 
promieniowania katoda emituje elektrony. Ich energia kinetyczna dana jest równaniem 
Einsteina: 

E

E

L

k

e

 

1
2

2

mv

h

L

 

gdzie  L  oznacza  pracę  wyjścia  (pracę  potrzebną  do  wydobycia  elektronu  z  metalu). 
Energia  ta  nie  z

ależy  od  natężenia  padającego  promieniowania.  Od  tego  czynnika 

zależy jednak ilość elektronów emitowana w sekundzie przez katodę. Zależność ta jest 
liniowa (wprost proporcjonalna). 

 

Jeżeli  między  anodę  i katodę włączymy stałe napięcie, przez obwód popłynie prąd o 
natężeniu  wskazanym  przez  galwanometr.  Natężenie  prądu  dla  fotokomórek 
próżniowych jest rzędu 1

A (czyli bardzo małe). Zależy ono od częstotliwości i natężenia 

padającego promieniowania, rodzaju warstwy fotoczułej i przyłożonego napięcia. Prądy 
płynące  przez  fotokomórki  gazowe  są  silniejsze dzięki „wzmocnieniu wewnętrznemu”. 
Elektrony  przyspieszane  polem  elektrycznym  między  anodą  i  katodą  rozpędzają  się, 
uzyskując energię kinetyczną, dostateczną do jonizacji przez zderzenie. Wytwarzają one 
lawinę nowych jonów.   

background image

Wyniki i obliczenia: 
a)  

sporządzanie  charakterystyki  fotokomórki  -  wykres  zależności  natężenia  prądu 
płynącego przez fotokomórkę w funkcji napięcia przyłożonego do jej elektrod: 

 

Lp. 

 

U V

 

 

I A

    

Lp. 

 

U V

 

 

I A

 

0,15 

 

14 

54 

2,85 

0,45 

 

15 

58 

3,45 

12 

0,90 

 

16 

62 

3,60 

16 

1,35 

 

17 

66 

3,75 

20 

1,75 

 

18 

70 

3,90 

24 

2,00 

 

19 

74 

4,05 

28 

2,10 

 

20 

78 

4,25 

32 

2,25 

 

21 

82 

4,40 

36 

2,35 

 

22 

86 

4,55 

10 

40 

2,45 

 

23 

90 

4,70 

11 

44 

2,50 

 

24 

94 

4,85 

12 

48 

2,65 

 

25 

98 

5,00 

13 

50 

2,75 

 

 

 

 

 

 

background image

b)  wykres  zależności  natężenia  prądu  płynącego  przez  fotokomórkę  od  oświetlenia 
fotokomórki przy stałym napięciu na jej elektrodach. 
 
Oświetlenie  E  powierzchni  ustawionej  w  odległości  r  od  źródła  światła  wyraża  się 
wzorem: 

E

I

r

2

 

gdzie: I - 

światłość źródła 

Zmieniając odległość źródła światła od fotokomórki notujemy zmiany natężenia prądu, a 
następnie  obliczamy  oświetlenie  fotokomórki  w  luksach dla różnych odległości źródła 
światła od fotokomórki: 

Oświetlenie zdefiniowane jest następująco: 

E

S

 

gdzie:  S

cm

m

9 00

0 000900

2

2

,

,

 -  

powierzchnia  warstwy  światłoczułej  fotokomórki 

 

 

prostopadła do źródła światła 

 

 - 

strumień światła padającego na fotokomórkę  

Strumień światła padającego na fotokomórkę zdefiniowany jest następująco: 

I

c

f

 

gdzie: 

c

A

lm

f

100

 - 

czułość fotokomórki 

Zatem: 

E

I

c S

I

a

lm

m

f

100

0 000900

2

* ,

 

Jednostka dla oświetlenia: 

 

 

E

I

c

S

A

A

lm m

lm

m

lx

f

*

*

2

2

 

 

Lp. 

 

I A

 

 

r m

 

 

r m

2

2

 

1

1

2

2

r

m







 

 

E lx

 

4,75 

0,40 

0,16 

6,25 

52,8 

3,85 

0,45 

0,20 

4,94 

42,8 

3,30 

0,50 

0,25 

4,00 

36,7 

2,75 

0,55 

0,30 

3,31 

30,6 

2,40 

0,60 

0,36 

2,78 

26,7 

2,10 

0,65 

0,42 

2,37 

23,3 

1,85 

0,70 

0,49 

2,04 

20,6 

1,65 

0,75 

0,56 

1,78 

18,3 

1,45 

0,80 

0,64 

1,56 

16,1 

10 

1,30 

0,85 

0,72 

1,38 

14,4 

11 

1,15 

0,90 

0,81 

1,23 

12,8 

12 

1,05 

0,95 

0,90 

1,11 

11,7 

13 

0,95 

1,00 

1,00 

1,00 

11 

14 

0,90 

1,05 

1,10 

0,91 

10 

15 

0,80 

1,10 

1,21 

0,83 

8,9 

16 

0,75 

1,15 

1,32 

0,76 

8,3 

17 

0,70 

1,20 

1,44 

0,69 

7,8 

background image

 

 
Podczas dokonywania pomiaru napięcie na elektrodach fotokomórki wynosiło 82V. 
 
Z wykresu chara

kterystyki fotokomórki wynika że była to fotokomórka gazowa.