Приборы и оборудование

На рис.5 показана схема установки для изучения законов освещенности. Основным элементом схемы является прибор со встроенным селеновым фотоэлементом. Прибор заключен в светонепроницаемый кожух, в левой части которого находится фотоэлемент. Выводы от фотоэлемента поведены к клеммам, находящимся на торцевой части прибора. Под кожухом имеются защитные ребра, предохраняющие фотоэлемент от внешнего освещения.

Внутри прибора находится подставка, по которой можно перемещать линзу и источник света (маленькую лампочку). Линза используется в том случае, если необходимо получить параллельный пучок света. Расстояние отсчитывается по шкале, укрепленной в нижней части прибора. Нулевое деление шкалы соответствует вертикальному положению фотоэлемента.

На кожухе прибора имеется ручка, с помощью которой можно поворачивать фотоэлемент вокруг оси на различные углы: от 0 до 90^о. Угол наклона плоскости фотоэлемента отсчитывается по угломеру, закрепленному на поверхности трубы.

Все опыты с прибором проводятся при обычном освещении лаборатории, т.к. кожух надежно защищает фотоэлемент от света посторонних источников.

Практическая часть

Упражнение 1. Проверка зависимости фототока от площади освещаемой поверхности

1. Собрать схему установки по рис.5.

2. Ручкой поворота установить фотоэлемент в положение 0^о.

3. Включить лампочку на 6,5 В и установить её на расстоянии примерно 15 – 20 см от фотоэлемента.

4. Установить линзу между фотоэлементом и лампочкой. Передвигая линзу, добиться равномерной освещенности всей поверхности фотоэлемента. (Если лампочка попадает в фокус линзы, то свет на фотоэлемент падает практически параллельным пучком.)

5. Укрепить на фотоэлементе диафрагму с площадью отверстия 9 см², прикрытую матовым стеклом.

6. Измерить величину фототока с помощью микроамперметра.

7. Меняя поочередно диафрагмы (6 см² , 3 см²), измерять величину фототока для каждого размера отверстия. Результаты всех измерений занести в табл.1.

8. Построить график зависимости фототока от освещаемой площади: .

9. Объяснить полученную зависимость .

Таблица 1

Величина освещаемой площади	№ опыта	Величина фототока i(мкА)	Δi (мкА)	εi, (%)
S1 = 9 см2	1
S2 = 6 см2	2
S3 = 3 см2	3

Упражнение 2. Проверка первого закона освещенности:

1. Укрепить на фотоэлементе диафрагму с площадью отверстия 9 см². (Линзу не использовать).

2. Изменяя расстояния от фотоэлемента до источника света, измерить соответствующие значения фототока. Проделать измерения 5 раз. Результаты занести в табл.2.

3. Вычислить величины, равные . Результаты занести в табл.2.

4. Построить графики зависимостей и .

5. Объяснить полученные графические зависимости.

6. Проверить следствие из закона обратных квадратов, т.е. показать для нескольких пар различных расстояний, что

.

Таблица 2

№ опыта	Расстояние от источника до фотоэлемента r(см)	Величина фототока i(мкА)	Величина (см-2)
1
2
3
4
5

Упражнение 3. Проверка второго закона освещенности: ~ cos α

1. Ручкой поворота установить фотоэлемент в положение 0^о.

2. Установить линзу между фотоэлементом и лампочкой. Передвигая линзу, добиться равномерной освещенности всей поверхности фотоэлемента.

3. Изменяя углы поворота фотоэлемента от 0 до 90^о, измерить соответствующие значения фототока . Проделать измерения 7 раз. Результаты занести в табл.3.

4. Рассчитать теоретические значения фототока по формуле . Величину взять из опыта: значение фототока при . Результаты занести в табл.3.

5. Построить графики следующих зависимостей:

, и .

6. Объяснить полученные графические зависимости.

Таблица 3

№ опыта	Угол падения лучей α (град)	cos α	Фототок (мкА)	Фототок (мкА)
1
2
3
4
5
6
7