陈金贵 陈剑峰

(1. 莆田第四中学,福建 莆田 351100; 2. 莆田第二中学,福建 莆田 351131)

1 背景

图1 传统光电效应实验器

“光电效应”是鲁科版高中物理3-5第5章第1节的内容,作为量子理论的入门,其涉及量子物理最基础的内容[1],同时,还有着厚重的物理学科文化积淀,有物理学史、科学方法[2]、辩证唯物主义思想、创新意识等人文精神教育的题材．光电效应的规律一直是教学的重难点,规律本身十分抽象难懂,而教材对此介绍颇略．课堂上教师大多采用J2517光电效应演示器进行演示(如图1),实践发现其存在如下不足.

(1) 电路仅提供正向电压,无法测量遏止电压.

(2) 指针式电表无法演示光电效应的瞬时性.

(3) 滤光片采用普通塑料材料,效果差.

(4) 遮光罩套在光源上,外界光线对实验影响非常大．

基于以上问题,大多教师只能采用灌输知识后通过练习强化知识点,学生被动接受,学习效率低．鉴于此,笔者对装置进行改进,改进后的装置能全面探究光电效应规律,很好地突破教学中的重难点．

2 自制光电效应实验装置

(1) 材料.

GD32光电倍增管、无级调光调色智能LED灯泡、微安表头(-50 μA～50 μA，0.001 μA每秒刷新23次)、电压表头(-20 V～200 V，0.1 V/0.001 V)、3D打印可变透光面积的套筒、有机玻璃板、5 k电位器、开关、导线.

(2) 制作过程.

① 利用CAD制图.

利用CAD绘制装置面板和遮挡部分电路白板(如图2),用激光雕刻机在白色有机玻璃板上裁样．

图2 实验面板

图3 3D设计可变透光套筒

② 3D设计可变透光面积的套筒(如图3).

内筒: 将底面外径40 mm、高70 mm的空心圆柱的侧面开一长方形透光口……