Открытие внешнего фотоэффекта

И

Открытие внешнего фотоэффекта

сследуя электромагнитные колебания в разомкнутых цепях с целью экспериментальной проверки факта существования электромагнитных волн, Генрих Герц в 1887 году обнаружил явление, получившее впоследствии название внешнего фотоэлектрического эффекта.

Открытие было сделано случайно, благодаря несовершенству используемого Герцем метода детектирования колебаний. Генерируемые в контуре резонатора электромагнитные колебания сопровождались очень слабым разрядом в искровом промежутке, поэтому Герц для облегчения визуальных наблюдений поместил резонатор в темный футляр. Это привело к неожиданному результату: оказалось, что в темноте искровой разряд происходит слабее, чем в отсутствие экранирующего футляра. Последовательно удаляя стенки футляра, Герц обнаружил, что ослабляющее действие на искровой разряд оказывает стенка, экранирующая резонатор от вибратора. Исследуя это явление более тщательно, Герц установил, что причиной, стимулирующей искровой разряд резонатора, является ультрафиолетовое свечение искрового разряда вибратора. Результаты своих наблюдений Герц изложил в статье «О влиянии ультрафиолетового света на электрический разряд».

Новое явление привлекло внимание физиков. В 1888 году Гальвакс и Риги исследовали внешний фотоэффект. В частности, Гальвакс показал, что металлическая пластинка при облучении ультрафиолетовым излучением заряжается положительно. Риги удалось наблюдать внешний фотоэффект на диэлектриках (эбонит, сера). Именно Риги ввел в обиход термин «фотоэлемент».

Особой тщательностью отличались исследования внешнего фотоэффекта, выполненные в 1888 – 90 гг. Столетовым, который использовал установку, явившуюся прототипом современных фотоэлементов. Два металлических диска (электрода) – один, изготовленный из металлической сетки, а другой сплошной – соединялись с полюсами гальванической батареи через гальванометр. Перед сетчатым диском помещалась дуговая лампа, свет которой, проходя сквозь сетку, падал на сплошной электрод. Столетов впервые четко указал на униполярность «актиноэлектрического эффекта» (так он называл фотоэффект), то есть на принципиальную осуществимость эффекта лишь в случае падения света на электрод, подключенный к отрицательному полюсу гальванической батареи. Рассмотрев вопрос об инерционности фототока, Столетов отметил, что время запаздывания фототока по отношению к моменту освещения фотокатода ничтожно, и оценил его в 0,001 с.

Столетов нашел также, что зависимость фототока от напряжения не является линейной: «Ток приблизительно пропорционален электродвижущей силе лишь при наименьших величинах этой последней, а затем, по мере ее возрастания, хотя и растет также, но все медленнее». В экспериментах 1890 года Столетов окончательно убедился в независимости фототока насыщения от разности потенциалов. Главным результатом исследований Столетова явился первый закон внешнего фотоэффекта: сила тока насыщения для данного фотокатода прямо пропорциональна интенсивности падающего излучения.

В 1890 году Столетов не мог до конца раскрыть подлинную сущность фотоэффекта: выбивание электронов фотонами с поверхности фотокатода. Но, проявив незаурядную интуицию, он писал: «Лучи вольтовой дуги, падая на поверхность отрицательно заряженного тела, уносят с него заряд».