Внешний фотоэлектрический эффект. Опыты Столетова

В 1887 г. Г. Герц обнаружил, что при облучении ультрафиолетовыми лучами искрового промежутка, находящегося под высоким напряжением, облегчается разряд через воздух, т. е. разряд возникает при таком расстоянии между электродами, при котором в отсутствие облучения он не происходит. Влияние излучения на электрические явления стали называть фотоэлектрическим эффектом или, короче, фотоэффектом.

Фотоэффект можно наблюдать на следующем опыте. Если электроскоп, в котором шарик заменен цинковой пластинкой, зарядить отрицательно, то при облучении ультрафиолетовыми лучами он быстро разрядится. Если же электроскоп заряжен положительно, то при облучении его заряд не изменяется. Облучение пластинки незаряженного электроскопа создает на ней небольшой положительный заряд.

На основании подобных опытов было установлено, что под действием излучения из металла вылетают отрицательные заряды. Такой фотоэффект стали называть внешним. Позднее было установлено, что эти заряды, вылетающие из металла, представляют собой электроны и что фотоэффект наблюдается при облучении не только металлов, но и других твердых тел, а также жидкостей и газов. Итак, внешним фотоэффектом называется вылет электронов из вещества под действием падающего на него излучения. (Объясните, почему в описанном выше опыте при облучении пластинки положительно заряженного электроскопа его заряд не изменяется.)

Большие заслуги в исследовании закономерностей фотоэффекта принадлежат русскому ученому А. Г. Столетову. В 1888 г. он воспроизвел опыты Г. Герца и обнаружил, что высокое напряжение для фотоэффекта несущественно, так как он возникает и при очень небольшом напряжении между электродами.

Столетов создал установку, позволившую получить электрический ток с помощью внешнего фотоэффекта (фототок) и исследовать его зависимость от интенсивности и длины волны излучения. Схема опыта Столетова изображена на рис. 35.3. Излучение от электрической дуги проходило через сетчатый положительный электрод и, попадая на отрицательно заряженную цинковую пластинку (отрицательный электрод), выбивало из нее электроны, которые устремлялись к сетке, создавая фототок. Фототок измерялся чувствительным гальванометром. Столетов установил, что фотоэффект создается ультрафиолетовыми лучами, а фототок изменяется прямо пропорционально интенсивности потока этих лучей.