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摘 要: 在高中物理选修3-5波粒二象性的教学中,光电效应和光的量子说是关键的一节内容,而在这节中只有先让学生理解光电效应演示实验,才能引导学生进入量子理论学习。光电效应演示实验的设计尤为重要,作者介绍了各种光电效应演示实验设计方案。
关键词: 光电效应 演示实验设计 设计策略
一、光电效应的实验原理和一般设计方案
光电效应现象是指在光的照射下,物体发射电子的现象。如图所示,将锌板与验电器相连,用紫外灯照射锌板,若有电子从锌板上飞离,验电器的张角便会张开。
将加速电压反向,电压变成反向减速电压,并逐渐加大减速电压知道光电流刚好为零,说明光电子刚好不能从阴极到达阳极,我们把这时的减速电压称为遏止电压。当增大光子的頻率,我们又发现光电流,进一步加大减速电压,发现光电流再次变为零。这说明光子频率增大,光电子动能增大,遏止电压增大。遏止电压的发现说明光电子的初动能只与光子频率有关,和光照强度、光照时间无关。电子一次性吸收光子能量克服逸出功后剩余的能量转化为电子的动能,因为光子能量只与光子的频率有关,所以电子的初动能也只与光子频率有关,遏止电压也只与光子频率有光。这个现象非常有助于我们对光电方程的理解。
总之,做光电效应的实验,作为一个已经发现并证实的物理规律,我们通过实验去验证这个规律,并让学生从科学家的工作中感受前辈科学探究的执著精神,感受物理是一门实验学科,感受物理实验设计的技巧。
关键词: 光电效应 演示实验设计 设计策略
一、光电效应的实验原理和一般设计方案
光电效应现象是指在光的照射下,物体发射电子的现象。如图所示,将锌板与验电器相连,用紫外灯照射锌板,若有电子从锌板上飞离,验电器的张角便会张开。

将加速电压反向,电压变成反向减速电压,并逐渐加大减速电压知道光电流刚好为零,说明光电子刚好不能从阴极到达阳极,我们把这时的减速电压称为遏止电压。当增大光子的頻率,我们又发现光电流,进一步加大减速电压,发现光电流再次变为零。这说明光子频率增大,光电子动能增大,遏止电压增大。遏止电压的发现说明光电子的初动能只与光子频率有关,和光照强度、光照时间无关。电子一次性吸收光子能量克服逸出功后剩余的能量转化为电子的动能,因为光子能量只与光子的频率有关,所以电子的初动能也只与光子频率有关,遏止电压也只与光子频率有光。这个现象非常有助于我们对光电方程的理解。
总之,做光电效应的实验,作为一个已经发现并证实的物理规律,我们通过实验去验证这个规律,并让学生从科学家的工作中感受前辈科学探究的执著精神,感受物理是一门实验学科,感受物理实验设计的技巧。