物理实验需要有一定的方法和方案实施。方法指为了解决某一具体问题从实践或理论上所采取的手段与方式的总和。进行物理实验方法和实验方案的研究，要善于了解实验的设计思想、实验手段、显示方法等，以便吸取实验设计中的精华，发现实验方法的关键所在。[1] 一个典型的物理实验，一般是由实验对象（实验中研究的客体）、实验源（实验的信号发生器）和实验效果显示器三部分组成。对于光电效应实验来说，实验对象是在光的照射下发出光电子的金属板，一般为锌板；实验源指用来照射金属板的光源，一般为弧光灯或紫外线灯；实验效果显示器指显示光电效应现象的装置，如静电计等。
近年来在光电效应实验改进方面的探索很多，提出了许多创造性的做法。从方法论的角度来说，各种方法虽然构思巧妙，手段各异，但总结起来，绝大多数是从实验对象、实验源和实验效果显示器三个角度出发所做的创新。下面就分这三个方面结合具体的改进方法加以评析。
一 针对实验对象所做的改进或创新
在传统实验方法中，实验对象为与静电计指针相连的锌板。一般的锌板由于表面层氧化而阻碍了光电子的溢出。最简单的改进就是在实验前用砂纸擦亮锌板，但仅作这一改进，效果仍不明显。更进一步的改进有如下几种：
1 替代法
用硒片(硒光电池)或硅片(硅光电池)代替锌板。直接用白光照射。具体做法是：将硒片背光面和向光面分别用导线与微安表的两极相接，背光面接正极，向光面接负极。实验时，打开白炽灯，指针偏转，通过调节光源的远近、亮度，可改变指针偏转角度。
使用硅片时，需将背光面接负极，向光面接正极，而且，由于硅片易碎、怕脏，需要将其密封。但用硅片可产生较大的光电流，在示教电流计上演示即可。注使用硅片代替锌板的机理是：当白光照射到某些半导体材料时，它们内部的自由电子－空穴对数量便会迅速增加，这是由于光子的能量足以使电子摆脱原子的束缚，并把电子由满带激发到导带中去的缘故。这种现象称为内光电效应。上述两种现象都属于内光电效应。由于内光电效应与锌板(金属)光电效应的机理不同，因而，这种改进方法虽然效果明显，但说服力不强。
2 预带电法
这种改进方法的基本思路是实验前使实验对象预先带上电，从而使实验现象更加明显。[2][3]具体做法又有如下两种：
一种是锌板式，使锌板预先带上负电并与静电计导杆相连，静电计指针有一定张角。实验时用紫外线光源照射锌板，静电计指针张角迅速减为零；让锌板预先带上正电进行对比实验，静电计指针张角不变。这种方法简便易行，但容易让学生产生误解：似乎只有带负电的锌板在紫外线的照射下才能产生光电效应；而且，静电计张角的减小是否会是紫外线的电离作用所引起的？
另一种是外壳式，将打磨好的锌板装在静电计导杆上，静电计置于泡沫绝缘板上。使静电计外壳预先带上负电，则锌板感应带上负电，指针感应带正电而张开。实验时用紫外线光源照射锌板，指针张角增大；关闭电源并释放外壳上的负电，指针仍有一定张角，经检验，锌板带正电。这种方法效果虽然明显，但操作较复杂，由于实验过程中不停地充放电，易使学生因思维混乱而导致理解上的困难；而且，跟锌板式预带电法同样的误解也不可避免。
3 附加电场法
这种方法的基本思路是通过附加电场设法消除锌板附近的电子。从而使锌板溢出更多的光电子，带上更多的正电荷。具体做法是：在紫外光源和锌板侧面置一铜箔板，实验时把铜箔板连在激光电源正极上。在空载时，激光电源的输出电压在铜箔板周围形成高压电场，从而起到良好的清除电子的作用。[4] 也可先使验电器带上正电荷，然后用紫外线照射带电的验电器，箔片张角的相对稳定，说明紫外线的电离作用并不明显，此时若将锌片放在验电器后，置于紫外线的照射之中，验电器箔片张角将迅速合拢，说明锌板上有电子逸出并被吸附到验电器的金属球上，发生了电中和现象。[3]
根据同样的思路，也可采用中和法：[2][5] 打磨的锌板装于静电计导杆上，打开紫外线灯，照射锌板的一个侧面，静电计指针张角很小。用毛皮与有机玻璃棒摩擦，将带正电(用氖管检验)的有机玻璃棒在没有被紫外线照射的锌板侧面附近上下晃动，拿走玻璃棒后，静电计的指针闭合。用带正电的有机玻璃棒在锌板被照射的侧面附近上下晃动，取走玻璃棒后，静电计张开一个角度。重复一次，指针张角又可增大；若改用带负电的橡胶棒，则指针张角不变。这是因为当带正电的有机玻璃棒在锌板被照面附近上下晃动时，中和了因光电效应产生的光电子云(负势垒)，使锌板电势(差)增大，从而使静电计指针张开的角度明显。静电计指针的张开不是因静电感应所致。因为取走带正电的玻璃棒后，静电计指针并不闭合。另外，当施感电荷为正电时，若发生静电感应，锌板应带负电，而经氖管检验锌板却带正电。
4 电容辅助法
取两片面积较大锌片(可用镀锌铁皮替代)，制成一平行板电容器，把极板间距调到最小，将两极板分别与静电计的导杆和外壳相连。几次拉开两极板间的距离，静电计指针均不偏转，说明电容器并不带电。将极板复位并开启紫外灯后，由于极板上的电量仍然很少，而电容器的电容又较大，故静电计仍无变化。关闭紫外灯后，再度拉开极板间距，使电容器电容骤减,极板间的电压急剧攀升，静电计指针将出现明显偏转，表明极板确实因光照而带上了电。[1][3][6] 电容器法不会使学生产生误解，从而优于中和法或预带电法，但这种方法要求电容变化区间大，或者在紫外光源一定时，采用灵敏度较高的静电计。
二 对实验源所做的改进或创新除了用硒片(硒光电池)或硅片(硅光电池)代替锌板时，可用白光代替紫外光照射外，有人提出用X射线代替紫外线光源照射锌板以提高截止电压，[2] 并从理论上对这种方法的可行性进行了论证。不过，从中学物理课堂教学的实际情况看，采用弧光灯或紫外线灯管作光源，应该还是中学教师的首选。
三 针对实验效果显示器所做的改进或创新
这种改进方法的思路很简单，基本上都是设法提高静电计或验电器的灵敏度。有人把玻璃瓶中的空气抽掉，箔片挂在磨尖的铜丝上，制成高灵敏度验电器；[7]有人利用场效应管、二极管等通过一定的连接电路制成电子验电器；[8]利用废旧电子表制成液晶验电器；[9] 等等。无论哪种思路，都需要巧妙的构思。也有的采用了其它的显示手段，前面提到的用白光照射硒片或硅片时，就用灵敏电流计作了显示器。类似的情况还有很多，比如通常所说的光电流法：利用T2517型光电效应演示器或改进型，在柱型紫外光源和外面的锌筒之间置一铜网筒，在两筒之间通过高压直流电源接一微安表，接通紫外光源电源时，微安表指针偏转。
除上述各种方法外，还有些对整体装置做出改进的，有的把生物实验用的接种箱加以改造，利用接种箱自带的紫外灯做光源，将实验装置移入箱中进行演示，也取得了良好的效果。[10]
当然，对实验装置做出的改进，只是为实验的成功创造了条件，为了取得良好的实验效果，还需要在操作上再下些工夫。前面提到的许多实验改进中，都在改进器材、装置的基础上指出了明确的操作要求，其中比较多的是采用了对比法: 在不给锌板带电、带正电、带负电的情况下进行实验对比；用紫外线直接照射锌板，和在光源与锌板之间加一块带正电的铜网、加一块玻璃板等进行对比，等等。通过对比，加深了对实验现象的认识，在一定程度上弥补了装置上的不足。
上述各种改进方法，除了为广大中学教师的教学实践提供了借鉴外，还留下了广阔的空间供人们进一步发挥。实际实验时根据具体条件对已有改进方式的交叉、组合、拆分、逆转，都有可能产生更新的方案。未来光电效应实验的创新，还会随着人们的探索而不断深入。
