光电效应演示器

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高中课本第二册(必修本)中光电效应这个实验,是用紫外线照射锌板来演示的,实际实验很难成功。原因是锌板在紫外线的照射下逸出了少量电子后,锌板上便有了一定的电势差。由于这个电势差的作用,空气中的自由电子被吸附到锌板上,锌板上正电荷过少,不足以使验电器指针张开。为此,我们设计制作了“光电效应演示器”。该仪器在光源和锌板之间加了一道带正电的铁网,这样逸出锌板的电子和空气中的自由电子便飞向铁网,可以使锌板带上足够多的正电荷。光电效应现象非常明显。

下面简要介绍一下该仪器的构造和使用:

构造:见图1。

图1
图1 🔍原图 (607×445)

1.木箱 尺寸30cm×15cm×50cm,开口向前,左侧面是一扇活动门,可打开观察内部结构。

2.锌极 长35cm,宽10cm。

3.铁网 长35cm,宽10cm,与锌板平行,垂直悬挂在木箱内。

4.双刀双掷开关 用于控制日光灯和紫外灯。

5.启动器和镇流器。

6.日光灯和紫外灯并排固定在木箱后壁上。

7.狭缝 长10cm,宽1cm,可插入玻璃板,改变紫外光的强度,观察光电流与入射光强度的关系。

8.固定在木箱上的有机玻璃板(提高绝缘效果),上面装有接线柱,用于悬挂铁网和锌板。

电路控制见图2。

图2
图2 🔍原图 (469×341)

演示:

1.用导线将验电器和锌板连接。

2.用起电机给铁网带上正电。

3.扳动双刀双掷开关,打开紫外灯,验电器指针张开,用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器,张角变小,说明锌板带了正电,从而证明产生了光电效应现象。

4.关闭紫外灯,给验电器放电,开启日光灯,验电器指针不张开。说明要产生光电效应现象,入射光的频率必须达到极限频率。

5.关闭日光灯,再启动紫外灯,验电器指针又张开,从狭缝中插入一长60cm、宽9.5cm的玻璃板,发现指针张角变小,说明光电流的大小跟入射光强度有关。(鲁国政 卢照春)