Ознакомление с содержанием темы школьного курса физики 11 класса "Квантовая физика". Выполнение демонстрационных опытов "Получение спектральных цветов и их сложение", "Внешний фотоэффект", страница 5

Если к цинковой пластинке постепенно приближать положительно заряженную стеклянную палочку, стрелка электрометра все больше отклоняется от нулевого деления шкалы и не возвращаются к нему после удаления палочки. Исследование показывает, что оставшийся на пластинке заряд является положительным. Это означает, что цинк под дей­ствием падающего на него излучения терял электроны. Процесс этот продолжался все вре­мя, поскольку электрическое поле положительно заряженной палочки помогло удалять с пластины отрицательный заряд. Это и привело к накоплению на электрометре значитель­ного по величине положительною заряда, который уже обнаруживается.

Эти опыты убеждают учащихся в тон, что причиной ухода зарядов с цинковой пластины является свет и что под действием квантов света из цинковой пластинки выбиваются только отрицательные заряды - электроны.

Учащимся поясняют,  что практически  мгновенное  возникновение  фотоэффекта нельзя объяснить vточки зрения волновых представлений о свете; согласно этим представ­лениям между началом облучения и моментом выпета электрона должно пройти некоторое  время, связанное с постепенным накапливанием электроном энергии за счет поглощения приходящих волн.

Безынерционность фотоэффекта доказывает квантовую природу света. Электрон,
получив при благоприятных условиях энергию отдельного кванта, сразу покидает поверх­ность вещества.            

После обнаружения фотоэффекта на цинковой пластинке важно показать это явление на других металлах, я также на неметаллических телах.

Для этого описанный выше опыт повторяют в первую очередь с медной и свинцовой
пластинками из набора по электролизу. Желательно также приготовить пластинки из дру­гих металлов и провести с ними опыт. Все пластинки с одной стороны предварительно за­чищают наждачной бумагой до блеска, а их края округляют и шлифуют. В качестве неметаллического вещества удобно взять сажу; ее наносят тонкий слоем на металлическую пла­стинку, для чего последнюю помещают в коптящее пламя.

Пластинки поочередно устанавливают на электрометре, заряжают отрицательно до одинакового потенциала, а затем разряжают при помощи светового пучка от ультрафиоле­тового осветителя (рис. 7). Время разряда в каждом случае измеряют при помощи демонст­рационного или ручного секундомера.

Измерения показывают, что медленнее всех разряжается пластинка, покрытая сажей, а быстрее - цинковая пластинка; немного медленнее цинковой разряжается алюминиевая пластинка и еще примерно в два раза медленнее теряют заряд свинцовая и медная пластин­кА.

Так как размеры пластин, начальный заряд и величина светового потока в этих опы­тах не меняются, то результаты измерения разряда пластин позволяют сделать важный вы­вод о том, что различные тела под действием света неодинаково освобождают электроны. Иначе говоря, величина работы выхода электронов у различных тел различна. Чем работа выхода меньше, тем больше электронов выбивает свет в единицу времени и тем быстрее пластина разряжается.

В связи с этим желательно познакомить учащихся с табличными данными работы выхода у различных металлов и отметить, что она имеет наименьшее значение у щелочных металлов (калий, цезий). По этой причине щелочные металлы широко применяются для из­готовления катодов.