4. Экспериментальная часть

Рис. 2

Установка состоит из монохроматора УМ-2, стойки с кассетой, в которой размещены три светодиода типа АЛ3307 различного цвета свечения, миллиамперметра, вольтметра, реостата и источника питания, который служит для преобразования переменного напряжения (~220 В, 50 Гц) в постоянное (3 В) (1).

Для регулировки тока через светодиоды (2) и интенсивности излучения светодиодов служит реостат (3). Величина тока через светодиод и падение напряжения на нем измеряются миллиамперметром (4) и вольтметром (5). Светодиоды поочередно подключаются к цепи питания с помощью переключателя (6).

Рис. 3

Оптическая схема установки изображена на рис. 3. Излучение светодиода (1), размещенного в кассете, укрепленной на стойке перед входной щелью монохроматора, через входную щель (2) и объектив коллиматора (3) попадает на диспергирующую призму (4). Далее излучение через объектив зрительной трубы (5) и выходную щель (6) поступает в окуляр (7). В фокальной плоскости зрительной трубы расположен указатель (8). Монохроматор отградуирован по длинам волн.

Порядок выполнения эксперимента

1. Собрать электрическую схему установки рис. 2.

2. С помощью переключателя (6), расположенного на кассете со светодиодами, подключить к цепи питания красный светодиод (при этом светодиод должен располагаться напротив отверстия в прозрачной стенке кассеты.

3. Подключить источник питания (1) к сети ~220 В, 50 Гц.

4. Тумблером «Вкл» включить источник питания. Плавно вращая ручку регулятора напряжения, расположенную на лицевой панели источника питания, установить выходное напряжение источника питания 3 В. Контроль выходного напряжения осуществлять по показаниям вольтметра, расположенного на лицевой панели источника питания.

5. Перемещая движок реостата (3), установить минимальное напряжение на диоде согласно таблице 2. При этом на светодиоде должно наблюдаться свечение. Контроль напряжения U осуществлять стрелочным вольтметром (5).

6. Измерить ток I через светодиод миллиамперметром (4). Результаты занести в таблицу (2).

7. Установить кассету со светодиодами вплотную перед входной щелью монохроматора.

8. Плавно вращая измерительный барабан монохроматора, добиться расположения указателя в поле зрения окуляра зрительной трубы в центральной части светового пятна, созданного излучением светодиода.

9. Произвести отсчет градусов (относительно делений) угла поворота барабана против индекса, скользящего по спиральной канавке. Результаты отсчета занести в таблицу 2.

10. Дважды повторить измерения по п.п. 5 – 9, увеличивая каждый раз напряжение U на 0,5 В.

11. Повторить измерения по п.п. 2, 5 – 10, последовательно подключая к цепи питания желтый и зеленый светодиоды.

12. Используя зависимость λ от деления барабана в градусах, определить длину волны.

13. Установить ручку регулятора источника питания в крайнее левое положение.

14. Выключить источник питания и отключить его от сети.

Таблица 2

Цвет люминесценции	U, В	I, мА	Деления барабана, град.	λi, мкм	<λ>, мкм	Δλi, мкм	(Δλi)2, мкм2
Красный	1,0
	1,5
	2,0
Желтый	1,5
	2,0
	2,5
Зеленый	2,0
	2,5
	3,0

15. Рассчитайте энергию фотонов , соответствующую максимуму интенсивности излучения каждого светодиода по формуле:

,

где - постоянная Планка,

- скорость света.

16. Используя таблицу 1, оцените ширину запрещенной зоны и определите вид полупроводника, из которого изготовлен светодиод.

Рис. 4