Дослідження фотоефекту - а

дослідження фотоефекту

Що було відомо до робіт Столєтова? У 1887 році Герц виявив, що проскакування іскри між електродами полегшується (відбувається при більшій відстані між ними) при освітленні електродів ультрафіолетовими променями. У тому ж році Видеман і Еберт показали, що ефект викликає освітлення не будь-якого електрода, а тільки катода. Слідом за ними Гальвакс спростив досвід, використовуючи замість іскри "тихий розряд" попередньо зарядженого електрода. Приєднуючи до цього електрода електроскоп, Гальвакс виявив, що освітлення ультрафіолетовим світлом призводить до зменшення заряду електрода. За допомогою електроскопа, з'єднаного з незарядженим тілом, Гальвакс показав, що в результаті розрядки негативних пластин при висвітленні його ультрафіолетовим світлом заряд переходить на навколишні тіла.

Почавши дослідження явища, відкритого Герцем і отримав назву фотоефекту, Столетов, повторивши досліди Герца, Видемана, Еберта та Гальвакс, в подальшому розробив нову методику, яка дозволила побудувати кількісну теорію фотоефекту.

На малюнку показана схема установки, за допомогою якої Столетов проводив свої досліди (цей малюнок вчений наводить у своїх рукописах). Основна частина установки - прилад, який Столетов назвав сітчастим конденсатором. Він складається з металевої сітки - анода і плоского металевого диска - катода (сітчастий конденсатор став прообразом фотоелемента). Цей прилад (С) включався послідовно з гальванометром (G) в ланцюг з батареєю (В). При висвітленні катода сильним світлом вольтової дуги (А) гальванометр реєстрував наявність струму в ланцюзі.

Схема установки, на якій А.Г. Столетов вивчав фотоелектричні явища.

За допомогою такої установки Столетов вивчав різні сторони фотоефекту. На підставі результатів своїх експериментів він робить такі висновки: необхідною умовою фотоефекту є поглинання світла матеріалом катода; кожен елемент поверхні катода бере участь в явищі незалежно від інших; явище фотоефекту практично безінерційний ( ". ток з'являється і зникає одночасно з освітленням і, отже, при переривчастому освітленні струм - також переривчастий з тим же періодом"). Змінюючи напругу на електродах, Столетов отримує вольт-амперну характеристику фотоелемента (сітчастого конденсатора): фототок зростає зі збільшенням напруги між електродами, а малі струми пропорційні напрузі; починаючи з деякого значення напруги фотострум практично не змінюється при збільшенні напруги, тобто фототок прагне до насичення. Помістивши прилад в скляний циліндр, з якого можна було відкачувати повітря, вчений виявив, що в міру зменшення тиску повітря фототок зростає, досягає максимуму і потім убуває.

Будучи впевненим в тому, що величина фотоструму безумовно пов'язана з освітленням, Столетов проводить цілу серію дослідів з метою встановити цю залежність. Змінюючи силу світла джерела, він знайшов, що величина фотоструму насичення пропорційна світловому потоку, що падає на катод. Столетов поміщає свій конденсатор в гас, спирт, сірковуглець. Потім він ставить за мету вивчити фотоелектричний ефект в різних газах при різних тисках, і виводить свій відомий закон, що зв'язує критичний тиск, електрорушійну силу батареї і відстань між електродом і сіткою. Виявляється, якщо помножити цю відстань на критичний тиск, а отримане твір розділити на електрорушійну силу, то вийде деяка постійна величина, яка увійшла в науку під назвою константи Столєтова.

У своїх дослідах вчений впритул підійшов до встановлення законів електричних розрядів в газах. Теорію таких явищ побудував англійський фізик Таунсенд, використавши отримані Столєтова результати. Таунсенд дав відкритого Столєтова закону про залежність сили струму несамостійного розряду від тиску назву "ефект Столєтова", під яким він і увійшов в світову наукову літературу. Коли в 1889 році Столетов приїхав до Парижа на II Міжнародний конгрес електриків, вчені всіх країн вшановували його як одного з найвидатніших фізиків сучасності.

Столєтов фізик залізо намагнічування