Logo
Logo

Фотохром

Разбалловка

1  ?? Укажите в работе номер выданного вам короба (номер расположен снизу короба).

2  ?? Не вынимая стекла с фотохромной пленкой из короба, подключите питание только к синему светодиоду и измерьте силу тока $I_{\text{фд0}}$, протекающего через фотодиод, при закрытой крышке короба. Измерение следует проводить с особой аккуратностью, так как это значение существенно влияет на дальнейшие численные результаты. Запишите получившееся значение. Это сила тока, соответствующая мощности светового потока от синего светодиода, попадающего на фотодиод, с учетом потерь при отражении света на двух границах поглощающего материала.

1 Измерено значение фототока $I_{фд0}\in\left[5; 85\right] мкА$ от синего светодиода без затемнения. 0.20
3  ?? Подключите питание к ультрафиолетовому светодиоду (внешне он слабо отличается от синего). Поднесите к нему стеклянную пластинку с фотохромной пленкой, опишите наблюдаемую картину. Повторите аналогичные действия с синим светодиодом. Опишите наблюдаемый эффект.

1 Описано, что фиолетовый светодиод постепенно затемняет пластину. 0.30
2 Описано, что синий светодиод не влияет на затемнение пластины.
0.20
4  ?? В этом пункте вам предстоит исследовать постепенное просветление стекла после его облучения ультрафиолетом. Перед началом измерений протрите фотодиод и стекло спиртовой салфеткой. Подключите светодиоды и фотодиод к батарейному отсеку. Закройте короб крышкой. Выждите $5$ минут, за это время показания амперметра, измеряющего силу фототока, должны перестать изменяться. Отключите ультрафиолетовый светодиод от питания и одновременно запустите секундомер. Измерьте зависимость силы фототока $I_{\text{фд}}$ от времени $t$. Измерения проводите не менее $10$ минут.

Схема для измерений.
2 Оба светодиода и фотодиод питаются от одного блока. 0.20
3 Правильная полярность подключения. 0.20
4 Схема позволяет отключить только фиолетовый светодиод. 0.40
5  ?? С помощью данных, полученных в предыдущем пункте, определите значение константы $\beta$ из формулы $(2)$.

Зависимость $I_{фд}$ от времени.
2 15 и более точек. 1.00
3 10-14 точек. 0.70
4 5-9 точек. 0.40
M1 Определение $\beta$ через анализ линейной зависимости.
6 M1 Предложены координаты, в которых график будет линейным.
Например, $\ln\left(\ln{\frac{I_{фд0}}{I_{фд}}}\right)$ от $t$
1.00
M1 Точки корректно пересчитаны.
8 M1 15 и более точек. 0.50
9 M1 10-14 точек. 0.30
10 M1 5-9 точек. 0.20
M1 Оформление графика.
12 M1 Правильно подобраны размер, масштаб и размещение графика. 0.20
13 M1 Оси подписаны и оцифрованы. 0.20
M1 Точки корректно перенесены на график.
15 M1 15 и более точек. 0.50
16 M1 10-14 точек. 0.30
17 M1 5-9 точек. 0.20
18 M1 Проведена прямая, соответствующая экспериментальным точкам. 0.20
19 M1 Вычислен угловой коэффициент графика. 0.20
20 M1 Приведена связь между угловым коэффициентом и $\beta$. 0.20
M2 Определение $\beta$ БЕЗ анализа линейной зависимости.
22 M2 Получена формула для расчета $\beta$ через измеренные величины. 1.00
M2 Пересчет $\beta$ по нескольким экспериментальным точкам.
24 M2 15 и более точек. 0.50
25 M2 10-14 точек. 0.30
26 M2 5-9 точек. 0.20
27 M2 менее 5 точек. 0.10
28 Получен коэффициент $\beta\in\left[2,0;10,0\right]\cdot10^{-3} с^{-1}$. 0.50
6  ?? В зависимости от мощности падающего ультрафиолетового излучения пленка затемняется по-разному, а значит в разной степени пропускает излучение от светодиодов на фотодиод. Соберите схему питания ультрафиолетового светодиода так, чтобы у вас была возможность изменять силу тока, протекающего через него. Нарисуйте схему подключения в работе. Перед началом измерений протрите фотодиод и стекло спиртовой салфеткой. Выставьте значение силы ток через фиолетовый светодиод $I_{УФ}\approx 1.5~мА$. Запишите в работу значение силы тока через ультрафиолетовый светодиод. Дождитесь установления состояния, в котором степень затемнения пленки под воздействием ультрафиолетового излучения стала постоянной.  

После этого выключите питание ультрафиолетового светодиода и быстро запишите значение силы тока, протекающего через фотодиод сразу после выключения УФ светодиода. Выключение УФ светодиода производится для того, чтобы фотодиод фиксировал только излучение синего светодиода, мощность которого постоянна во всем эксперименте. При этом пленка не будет успевать просветлиться, а значение фиксируемой фотодиодом мощности излучения будет зависеть только от степени затемнения пленки.

Повторите аналогичные измерения несколько раз, увеличивая значение силы тока протекающего через УФ светодиод.  Измерьте зависимость силы тока через фотодиод под воздействием попадающего синего излучения от силы тока через УФ светодиод.

1 Схема модифицирована, чтобы можно было менять ток на фиолетовом светодиоде, оставляя ток на синем неизменным. 0.30
2 Явно указано условие выключения фиолетового светодиода. 0.20
Измерение зависимости $I_{фд}$ от $I_{уф}$.
4 7 и более точек. 1.00
5 5-6 точек. 0.50
6 Диапазон измеренных $I_{уф}$ не меньше 10 мА.
0.20
7  ?? Постройте график измеренной в предыдущем пункте зависимости в таких координатах, в которых он будет линейным. Теоретически обоснуйте предложенную линеаризацию.

1 Получены координаты, в которых график будет линейным. Например, $\left(\ln{\frac{I_{фд0}}{I_{фд}}}\right)^{-1}$ от $\left(I_{уф}\right)^{-1}$ 1.00
Точки корректно пересчитаны.
3 7 и более точек. 0.50
4 5-6 точек. 0.30
Построение и оформление графика.
6 Правильно подобраны размер, масштаб и размещение графика. 0.20
7 Оси подписаны и оцифрованы. 0.20
8 Точки корректно перенесены на график.  0.20
9 Проведена прямая, соответствующая экспериментальным точкам. 0.20