Effetto fotoelettrico

1. Ottenere i componenti necessari per questo esperimento

1. Ottenere un elettroscopio (Figura 1), che è un dispositivo che monitora la carica sulla piastra metallica collegata all'elettroscopio. A causa della forza di repulsione coulomb tra le cariche, l'ago all'interno dell'elettroscopio devierà più (o meno) se ci sono più (o meno) cariche sulla piastra e non si muoverà se non ci sono cariche.
2. Ottenere una piastra metallica di zinco. Usa la carta vetrata per lucidare la sua superficie (questo rimuove l'ossido di zinco sulla superficie metallica e rende più facile perdere elettroni attraverso l'effetto fotoelettrico).
3. Posizionare la piastra di zinco sopra e a diretto contatto con la parte superiore dell'elettroscopio (Figura 1).
4. Ottenere una sorgente di luce UV, che ha una componente di lunghezza d'onda inferiore a 300 nm e una lampada normale che fornisce luce visibile. Ottenere un occhiale da sole con protezione UV.
5. Ottenere un'asta acrilica e un pezzo di pelliccia comunemente usato per produrre cariche. Strofinare l'asta con la pelliccia aggiungerà elettroni all'asta, rendendo l'asta caricata negativamente.

Figura 1: Diagramma che mostra un elettroscopio non caricato (a) e un elettroscopio carico (b) (indicato dalla deflessione dell'ago), con una piastra metallica di zinco posta sopra e collegata alla sua piastra superiore. (La situazione addebitata per b è disegnata per gli oneri positivi come esempio. Un'osservazione simile vale per l'elettroscopio caricato negativamente.

2. Effetti fotoelettrici sullo zinco caricato negativamente

1. Strofinare l'asta con i furfive volte. Ciò renderà l'asta caricata negativamente.
2. Avvicinare l'asta alla piastra di zinco, senza toccarla. Usare un'altra mano per toccare brevemente la piastra di zinco. Questo caricherà la piastra di zinco per essere caricata positivamente attraverso l'induzione (l'asta caricata negativamente attira alcune cariche positive dalla mano sul metallo di zinco e le cariche positive rimangono sul metallo di zinco dopo che il suo contatto con la mano è stato rimosso). L'ago dell'elettroscopio deve deviare per indicare che la piastra metallica, insieme a tutte le parti dell'elettroscopio ad essa collegate, è carica (Figura 2a). Se necessario, ripetere i passaggi 2.1 e 2.2 per aggiungere ulteriori cariche alla piastra.
3. Accendere la lampada visibile e avvicinarla all'elettroscopio per far brillare la sua luce sulla piastra di zinco (Figura 2b). Osservare la risposta dell'elettroscopio.
4. Spegni la normale lampada e ora indossa l'occhiale da sole protettivo UV. Accendere la luce UV e avvicinarla all'elettroscopio. Brillare la luce UV sul metallo di zinco (Figura 2c). ATTENZIONE: Allontanare la luce UV dagli occhi ed evitare di guardare direttamente nella luce UV per proteggere gli occhi dai raggi UV. Osservare la risposta dell'elettroscopio. Quindi spegnere la luce UV.

Figura 2: Diagramma che mostra(a) caricarepositivamente il metallo di zinco dall'asta caricata negativamente attraverso l'induzione; e portando(b)la luce regolare della lampada e(c)la luce UV per osservare i loro effetti sullo stato di carica dello zinco, come monitorato dall'elettroscopio ad esso collegato.

3. Effetti fotoelettrici sullo zinco caricato positivamente

1. Strofinare di nuovo l'asta con il furfive volte. Ciò renderà l'asta caricata negativamente.
2. Portare l'asta a diretto contatto con la piastra metallica di zinco e strofinare l'asta sulla piastra cinque volte. Questo trasferirà alcune cariche negative sullo zinco, indicate dalla deflessione dell'ago dell'elettroscopio (Figura 3a).
3. Metti via l'asta e non usare la mano o altri oggetti per toccare il metallo di zinco.
4. Accendere la normale lampada (visibile) e avvicinarla all'elettroscopio per far brillare la sua luce sulla piastra di zinco (Figura 3b). Osservare la risposta dell'elettroscopio.
5. Spegnere la normale lampada e ora accendere la luce UV e portarla vicino all'elettroscopio per far brillare la luce UV sul metallo di zinco (Figura 3c). ATTENZIONE: Allontanare la luce UV dagli occhi ed evitare di guardare direttamente nella luce UV per proteggere gli occhi dai raggi UV. Osservare la risposta dell'elettroscopio. Quindi spegnere la luce UV.

Figura 3: Diagramma che mostra ( a )caricarenegativamente il metallo di zinco dall'asta caricata negativamente attraverso il contatto diretto; e portando(b)la luce regolare della lampada e(c)la luce UV per osservare i loro effetti sullo stato di carica dello zinco, come monitorato dall'elettroscopio ad esso collegato.