Каждая из кривых соответствует разному напряжению между диском и сеткой в аппарате. Число подключаемых к аппарату гальванических элементов экспериментаторы меняют в широких пределах — от одного до ста элементов. Вычерчивают графики. Кривые вначале плавно идут вверх, а затем резко изгибаются вниз. Они похожи на очертания холмов, крутых с одной стороны и пологих с другой. Миновав свои вершины, кривые, спадая вниз, сближаются все теснее и теснее — при предельном разрежении они почти сходятся в одну точку.
Чем больше подключено элементов к аппарату, тем выше взбирается соответствующая кривая, тем выше ее горб.
Столетов делает измерения и при различном расстоянии между диском и сеткой. Он замечает, что в разреженном газе уже не верно простое соотношение между расстояниями и электродвижущей силой, обнаруженной им ранее. Прежде, чтобы сила тока осталась неизменной, достаточно было, изменив расстояние между электродами, в точности так же изменить и напряжение. Теперь даже и при этом условии сила тока все равно меняется. Ее изменения тем резче, чем ближе давление в сосуде приближается к критическому.
В разреженном газе, установил Столетов, сила тока уже не определяется отношением электродвижущей силы к расстоянию — сила тока не есть функция заряда.
Теперь все происходит сложнее. Где же закономерность в наблюдаемых явлениях? Столетов пристально всматривается в графики, анализирует и сличает результаты наблюдений. И вот упорные поиски увенчиваются победой. Исследователь открывает замечательный и вместе с тем простой закон, связывающий воедино три величины: критическое давление, электродвижущую силу батареи и расстояние между электродом и сеткой.
Если помножить критическое давление на это расстояние и то, что получится, поделить на электродвижущую силу, то результатом будет некоторая величина, постоянная для всех кривых.
Тщательно проверяет Столетов свой закон. В широких пределах он меняет напряжение, расстояния, каждый раз на опыте определяет критическое давление. Все величины он подставляет в свою формулу, и всякий раз в результате всех действий получается одна и та же величина. Константа Столетова — под таким именем вошла теперь эта величина в науку.
Формула Столетова дает возможность, зная напряжение и расстояние между электродами, заранее, до опыта, предсказать, при каком давлении ток достигнет своего максимума.
Открыв этот закон, русский ученый одержал одну из своих самых крупных побед.
Из наблюдений над фотоэффектом в разреженных газах Столетов делает глубокие выводы. «Закон, определяющий критическое давление, — говорит Столетов, — повидимому, доказывает, что воздух принимает непосредственное участие в актино-электрической конвекции».