光电效应

1. 获取本实验所需的组分

1. 取一个验电器（图1），该装置用于监测与验电器相连的金属板上的电荷。由于电荷之间的库仑排斥力，金属板上的电荷越多（或越少），验电器内部的指针偏转程度越大（或越小）；若金属板上无电荷，则指针不发生移动。
2. 取一块锌金属板。用砂纸打磨其表面（此举可去除金属表面的氧化锌，使锌更易通过光电效应失去电子）。
3. 将锌板放置于验电器顶部，并确保与其直接接触（图1）。
4. 准备一个紫外光源（其波长成分低于300 nm）以及一个提供可见光的普通灯泡。同时准备一副具有紫外线防护功能的太阳镜。
5. 取一根丙烯酸棒和一块常用于产生电荷的毛皮。用毛皮摩擦该棒可使电子转移到棒上，从而使棒带负电。

图1：显示一个未带电（a）和带电（b）（由指针偏转指示）的验电器示意图，锌金属板放置在其顶部金属板上并与之相连。（图b中带电情况以正电荷为例绘制；对于带负电的验电器，观察结果类似。）

2. 负电锌的光电效应

1. 用毛皮摩擦金属棒五次。这将使金属棒带负电。
2. 将金属棒靠近锌板，但不要接触。用另一只手短暂触碰锌板。这将通过感应使锌板带正电（带负电的金属棒从手上吸引部分正电荷至锌金属表面，当手与锌板断开接触后，正电荷仍保留在锌金属上）。验电器的指针应发生偏转，表明金属板以及验电器中所有与之相连的部件均已带电（图2a）。如有需要，可重复步骤2.1和2.2，以向锌板增加更多电荷。
3. 打开可见光灯，并将其移近验电器，使光线照射到锌板上（图2b）。观察验电器的反应。
4. 关闭可见光灯，戴上防紫外线太阳镜。打开紫外灯，并将其移近验电器，使紫外光照射到锌金属表面（图2c）。注意：使用紫外灯时应避免直视光源，切勿将紫外光对准眼睛，以防紫外线伤害眼睛。观察验电器的反应，然后关闭紫外灯。

图2： 示意图显示（a）通过感应使带负电的棒对锌金属进行正电充电；以及分别引入（b）普通灯光和（c）紫外光，观察它们对锌电荷状态的影响，该状态由连接其上的验电器监测。

3. 正电锌的光电效应

1. 再次用毛皮摩擦棒五次。这将使棒带负电。
2. 将棒直接接触锌金属板，并在板上摩擦五次。这会将部分负电荷转移到锌上，由验电器指针的偏转指示（图3a）。
3. 将棒移开，且不要用手或其他任何物体触碰锌金属。
4. 打开普通（可见光）灯，并将其靠近验电器，使光线照射到锌板上（图3b）。观察验电器的反应。
5. 关闭普通灯，然后打开紫外灯，并将其靠近验电器，使紫外光照射到锌金属上（图3c）。注意：应将紫外灯朝向远离眼睛的方向，避免直视紫外光，以防紫外线伤害眼睛。观察验电器的反应，然后关闭紫外灯。

图3：示意图显示（a）通过带负电的棒与锌金属直接接触，使锌金属带负电；以及分别将（b）普通灯光和（c）紫外光照射到锌金属上，观察它们对锌电荷状态的影响，电荷状态由连接其上的验电器监测。