《中学物理实验研究》讲义(13)

有些书在介绍这个实验时，通常总是说先给锌板带负电，使验电器指针张开一个角度，然后，用弧光灯照射锌板，可看到验电器指针迅速合拢。由此再说明锌板上的电子在紫外线的照射下飞了出来。由前面的分析可见，这个方法之所以易于成功，是因为开始时锌板的电位为负，它对光电子不是起阻碍作用，而是起加速作用；随光电子的飞出，锌板的电位升高，最后当锌板的电位达到正的几伏时，光电子不再飞离锌板面，从而达到平衡状态，在这个过程中，锌板上电位的变化幅度较大，验电器指针的摆动就能清楚地显示出来了。

但是，这种方法常会使学生误解，认为只有带负电的金属板在光的照射下电子才能从金属表面飞出而产生光电效应。为了避免这些问题，又能把课本所述的实验做成功，我们可利用平行板电容器在所带电量（基本）不变的情况下，两极板间的电位差随电容器电容的减小而增大的原因，对课本所述的实验装置进行了改进。

改进后的装置如图2所示。P1（锌板）和P2（金属板）组成平行板电容器；两极板相对面上分别贴上相同材料的塑料薄膜，两板紧靠，将金箔验电器的导棒和外壳分别与P1板和P2板连接。

演示时，先用砂纸把P1板向外的一面打光，然后，用弧光灯或紫外灯照射锌板P1，锌板就有光电子飞出，随之，锌板的电位升到几伏（达到平衡状态），这时，验电器箔片并不张开。但是由于P1、P2组成的电容器的电容很大，所以P1板上积聚的电荷较多。熄掉弧光灯箔片仍不张开（P1和P2间的电位差仍只有几伏）移走P2板，即减小电容器的电容，这时由于P1板上的电量基本不变，所以P1板的电位迅速升高，从而使得验电器导棒的电位（即导棒与外壳的电位差）迅速升高，验电器箔片就张开了一个明显的角度。

验电器箔片的张开说明了两极板之间有电位差，即P1板上带有电荷，通过检验可知，它带的是正电。由此可说明锌板在弧光灯紫外线照射下发生了光电效应现象。如果再把它与白炽灯代替弧光灯照射锌板面不发生上述现象加以比较，则能说明光电效应的发生与入射光频率有关的事实。 2．分析和掌握仪器的结构、原理和性能

在此，必须作如下几个方面的工作： （1）分析仪器的结构和掌握仪器的工作原理

分析仪器的结构主要是： A．仪器的外形大致分几个部分；

B．各部分的器件及其所用材料和大致作用； C．各部分的作用和相互联系； D．实验者操作的部件；

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图2 E．仪器的主要工作部件，活动部件和易损部件。

分析仪器的原理主要是：仪器工作原理与仪器的设计思想之间有区别和联系。设计思想常带有“理想化”色彩。按设计方案制作的仪器会因选材、搭配、加工、组装以及实际使用等因素的影响，使其工作情况和原理偏离设计方案。因此，应针对具体的仪器分析其工作原理和工作情况。此外，仪器说明书中有很多是“理想化”设计思想的原理，不一定是仪器的工作原理。 （2）了解仪器的制作过程

这有利于弄清楚仪器结构、原理，对于正确操作、正确使用仪器、修理仪器以及仿制、改进、自制仪器都很有帮助。

（3）了解仪器的技术参数和一般用途

A．了解仪器的技术参数

仪器的技术参数决定了仪器的使用范围以及使用中的许多问题（如：仪器选择、误差来源及大小等等）。因此，使用仪器前应仔细了解仪器的技术参数（例如：电表、天平）。

例如：用一只2.5级、测量范围为0～3V的电压表来测量电压，我们可以说用这个表测出的3V以下的电压值，可能出现的最大相对误差在2.5％以上。如果一次测量值是2V，那么，其电压的真实值可能在2±3×2.5％V范围内。

例如：天平有一项技术参数为“不等臂性”。不等臂性是指因天平横梁两臂不等所引起的称量误差最大值（常以“毫克”为单位）。这个参数常会因天平的使用次数以及使用情况、使用时间的长短和保养等因素的影响而有所变化。因此，单看出厂时的技术参数也未必正确（除非在每次使用前再重新测量一下，但又不经济）。对此，人们为消除这一误差而设计了下述方法：

复称法：左盘载物，右盘加码，称量值为M1，然后对调，使右盘载物、左盘加码，称量值为M2，于是，更为精确的测量值M?M1?M2。

替代法：左盘载物，右盘加干砂，使天平平衡，拿起左盘被称物，代之以砝码，再使天平平衡（右盘的砂子不能动），砝码所示值即被称物质量。 …… 此处隐藏：25字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……