V. Quang bán dẫn
PHẦN C THỰC HÀNH I Mục đích
I. Mục đích
Khảo sát sự biến thiên của cường độ dòng quang điện theo hiệu điện thế UAK
đặt vào tế bào quang điện.
Khảo sát sự phụ thuộc của dòng quang điện bão hòa theo bước sóng ánh sáng.
Khảo sát sự phụ thuộc của hiệu điện thế hãm vào công suất nguồn sáng.
Từ đó kiểm nghiệm lại các định luật quang điện của Anhxtanh.
II. Dụng cụ
1. Tế bào quang điện chân không: là một bình bằng thạch anh đã hút hết không khí, bên trong có hai điện cực: anôt là một dây kim loại; catôt có dạng lá kim
loại mỏng uốn thành nửa hình trụ.
2. Kính lọc sắc: là một hệ thống gồm bốn kính lọc sắc với các màu: đỏ, cam, vàng và lam.
3. Nguồn sáng: là một bóng đèn 12V-35W (đèn xe Honda), có gắn một chụp đèn
dùng để hội tụ ánh sáng, phía trước chụp đèn có gắn một một mặt nạ màu đen
có khoét một lỗ nhỏ cho vừa đủ lượng ánh sáng đi vào tế bào quang điện.
4. Giá quang học: là một giá có hình chữ nhật (được làm từ các ống nhựa PVC)
trên giá có gán chặt các nguồn sáng, tế bào quang điện, và kính lọc sắc.
5. Ampe kế: chỉnh ở giai đo 50µA để đo cường độ dòng quang điện.
6. Hai nguồn điện: một máy dùng để cung cấp hiệu điện thế đặt vào tế bào quang
điện, và một máy dùng để cung cấp điện cho nguồn sáng.
7. Một hộp đen: chụp lên hệ thống nguồn sáng, kính lọc sắc và tế bào quang điện,
có tác dụng hạn chế ánh sáng từ bên ngoài lọt vào, hoặc các ánh sáng tán xạ của nguồn sáng, để làm cho thí nghiệm được chính xác hơn.
III. Thực hành
III.1 Cơ sở lý thuyết
III.1.1 Ta tìm hiểu một số đại lượng trắc quang liên quan đến nguồn sáng và vật được chiếu sáng.
Quang thông cho một chùm sáng gửi tới diện tích dS là một đại lượng đặc trưng
cho phần năng lượng của chùm sáng gây ra cảm giác sáng, có giá trị bằng phần năng lượng gây ra cảm giác sáng gởi tới diện tích dS trong một đơn vị thời gian.
Ngoài ra người ta còn định nghĩa sau:
“Quang thông là đại lượng đặc trưng cho cường độ của cảm giác sáng mà chùm sáng có công suất và bước sóng xác định gây trên mắt ta. Quang thông được tính bằng tích
giữa dòng quang năng ứng với bước sóng λ và hàm kiến thị ứng với bước sóng đó.
Công thức:
dF = k.Φ(λ).dEλ
Trong đó: dEλ = eλd λ Hay: dF = k. Φ(λ). eλd λ
Với k là hệ số tỉ lệ.
Góc khối: Góc khối nhìn thấy diện tích dS từ điểm O là phần không gian giới
hạn bởi hình nón có đỉnh tại O và các đường sinh tựa trên chu vi của dS.
Góc khối được đo bằng phần diện tích của mặt cầu có bán kính bằng 1 đơn vị giới hạn
bởi hình nón. Mối liên hệ giữa góc khối dΩ và dS. 2 1 r dS d o cos cos dS dS dS dS o o
Cường độ sáng: là đại lượng đặc trưng cho khả năng phát sáng của nguồn theo
một phương đã cho, có giá trị bằng quang thông của nguồn sáng gửi đi trong một đơn vị góc khối theo phương đó. Công thức:
o dSo