展示目的及科学原理
本展项通过再现光电效应实验,让观众深入了解光电效应的现象和不同结果,展示爱因斯坦的光量子解释及其对量子力学发展的巨大意义。
操作方式
光线照射在金属表面时,金属中有电子逸出的现象,称为光电效应。发射出来的电子叫作光电子。光的波长小于某一临界值时,才能发射电子,即极限频率和极限波长。临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关,这一点无法用光的波动性解释。展项还原光电效应实验,结合投影动画,展示爱因斯坦的光量子理论如何解释光电效应及其意义。
相对于实际物理实验,因为不需要实际测定光电流数据,不必使用复杂电路,可以考虑使用验电器直观表现金属板带电情况。由高压汞灯照射金属板,若产生光电效应,电子从金属板表面逃逸使金属板带正电,验电器偏转;否则金属板为电中性,验电器不偏转。锌板作为材料(截止频率为8.06×1014Hz,对应波长372nm),高压汞灯有5条强谱线(365.0nm、404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm),其中近紫外的365nm谱线短于锌的截止波长,可产生光电效应,可以通过不同的滤光片产生近单色光的频率切换选择,配合偏振型遮罩来调整光照强度。
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