Русский физик А.Г. Столетов и внешний фотоэффект
В 1872 году при Московском университете открывается физическая лаборатория, устройству которой много сил и средств отдал профессор университета Александр Григорьевич Столетов.
Это была первая в России учебно-исследовательская физическая лаборатория. Теперь русским ученым не надо было ездить за границу, чтобы проводить необходимые опыты! В 1888 году Александр Григорьевич Столетов начинает исследование фотоэффекта, открытого за год до этого Герцем. Эти исследования принесли Столетову мировую известность и продолжались два года, с февраля 1888 по июль 1890 года. Здесь можно только удивляться, как много было сделано за этот период человеком, занятым в основном преподавательской деятельностью.
Повторив опыты Герца, Видемана, Эберта и Гальвакса, в дальнейшем Столетов разработал новую методику, позволившую построить количественную теорию фотоэффекта. С помощью разработанной им установки Столетов изучал различные стороны фотоэффекта. На основании результатов своих экспериментов он делает следующие выводы: необходимым условием фотоэффекта является поглощение света материалом катода.
Меняя напряжение на электродах, Столетов получает вольтамперную характеристику фотоэлемента: фототок возрастает с увеличением напряжения между электродами, а малые токи пропорциональны напряжению; начиная с некоторого значения напряжения фототок практически не меняется при увеличении напряжения, то есть фототок стремится к насыщению.
Будучи уверенным в том, что величина фототока связана с освещением, Столетов проводит серию опытов с целью установить эту зависимость. Меняя силу света источника, он определил, что величина фототока насыщения пропорциональна световому потоку, падающему на катод.
В своих опытах ученый вплотную подошел к установлению законов электрических разрядов в газах. Теорию таких явлений построил английский физик Таунсенд, использовав полученные Столетовым результаты. Интересная деталь биографии А.Г. Столетова - президент Академии наук великий князь Константин не допускает кандидатуру Столетова до баллотировки в члены академии, объясняя свое решение «невозможным характером» претендента. Отметим, что, если бы подобное случилось, допустим, с Эйнштейном, это было бы квалифицировано как проявление антисемитизма!
Механизм внешнего фотоэффекта был разъяснен в основных чертах Эйнштейном на основе квантовых представлений о природе света - появление тока при освещении вещества коротковолновым излучением; он предложил рассматривать фотоэффект как результат соударения единичного кванта электромагнитного излучения - фотона (название, появившееся в 20-х годах) с электроном (фотон при этом отдает всю свою энергию и прекращает существование). Масса покоя фотона равна нулю. Квант электромагнитного излучения содержит энергию, равную произведению частоты на постоянную Планка. Это понятие М. Планк использовал для объяснения феномена свечения раскаленных тел.