《光電效應》演示實驗疑難探析及改進

〔關鍵詞〕 光電效應；學生實驗；方案

〔中圖分類號〕 G633.7

〔文獻標識碼〕 C

〔文章編號〕 1004—0463（2007）12（B）—0053—01

1.實驗介紹

教材對光電效應演示實驗設計如下:

把一塊擦得很亮的鋅板連接在驗電器上，用弧光燈照射鋅板，如圖1，驗電器的指針就張開了。這表示鋅板帶了電，進一步的檢驗表明鋅板帶的是正電。

2.疑難分析

教材對實驗的設計，反映了教學思想，符合教學理念，但增大了實驗的難度。在實際教學中，照此做法，無論用弧光燈或為提高光源頻率使用的紫光燈照射，也無論照射時間多長，以及如何探究鋅板，總不見驗電器指針有張開的情形。

3.原因分析

物理實驗離不開物理理論的指導，疑難原因要從物理學的原理去分析發現。我們知道，鋅板受到紫光照射后有電子飛出，鋅板就帶上了正電，在周圍就形成了一個電場，這個電場對電子的飛出起阻礙作用。開始時飛出的電子數不多，這個電場并不能阻止電子的飛出，但隨著電子的陸續飛出，鋅板所帶電荷增多，電位升高，周圍電場增強，對電子飛出的阻礙作用增大，直到電子飛出時的最大初動能與電子在這個電場中的電勢能相等時，電子就無法飛離鋅板，鋅板的電位也就不再升高，達到平衡狀態。

說明:此方案中為使效果顯著，P1、P2的面積應適當大些，使當移走P2 時電容器電容C有較大的變化。

方案二:增大鋅板帶電量，從而增大鋅板電位。實驗器材在課本要求的基礎上，再增加一塊絲綢和一根玻璃棒。實驗時讓紫外線照射到鋅板上，由于鋅板帶電荷較少，電位較低，箔片不張開;把用絲綢摩擦過的玻璃棒(帶正電)靠近鋅板，驗電器箔片張開，少等一會兒，移走玻璃棒，驗電器指針明顯張開，說明鋅板帶了電，原理是帶正電的有機玻璃棒在其周圍有一個很強的電場，它與鋅板產生的電場相反，對電子的飛出起加速作用，可使鋅板帶電量增多，電位迅速提高(可達近千伏)，從而使驗電器箔片張開較大角度，成功地演示了光電效應。

說明:此方案中由于帶電玻璃棒周圍電場很強，應注意玻璃棒靠近鋅板時不可太近，導致空氣放電，箔片合攏。同時還應做如下檢驗：不使弧光燈照射鋅板，移近帶電玻璃棒，由于靜電感應，指針張開一定角度，移走后張角合攏，說明鋅板不帶電;照射后，移走玻璃棒，張開一定角度，說明鋅板帶電，從而排除靜電感應的影響。

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