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.

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



1

4

0,15

14

54

2,85

2

8

0,45

15

58

3,45

3

12

0,90

16

62

3,60

4

16

1,35

17

66

3,75

5

20

1,75

18

70

3,90

6

24

2,00

19

74

4,05

7

28

2,10

20

78

4,25

8

32

2,25

21

82

4,40

9

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

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

1

4,75

0,40

0,16

6,25

52,8

2

3,85

0,45

0,20

4,94

42,8

3

3,30

0,50

0,25

4,00

36,7

4

2,75

0,55

0,30

3,31

30,6

5

2,40

0,60

0,36

2,78

26,7

6

2,10

0,65

0,42

2,37

23,3

7

1,85

0,70

0,49

2,04

20,6

8

1,65

0,75

0,56

1,78

18,3

9

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

Podczas dokonywania pomiaru napięcie na elektrodach fotokomórki wynosiło 82V.

Z wykresu chara

kterystyki fotokomórki wynika że była to fotokomórka gazowa.