Изучения фотоэффекта
Когда немецкий физик Генрих Герц и русский профессор А. Г. Столетов исследовали закономерности внешнего фотоэффекта, то один, очевидный для обоих исследователей факт так и не получил объяснения в их работах: почему именно ультрафиолетовый свет ртутной лампы вызывает появление тока в пустом промежутке между двумя металлическими пластинами, соединенными с электрической батарейкой? Было совершенно ясно, что как ни увеличивай мощность, например, красного света, он не приводит к фотоэффекту — ток между пластинами не возникает.
С подобными же непонятными свойствами столкнулись и ученые, изучавшие явление внутреннего фотоэффекта. В этом случае электрический ток рождался под влиянием света внутри пластинки или пленки твердого вещества, например селена, сернистого таллия, закиси меди или окислов серебра.
Для каждого из этих материалов можно было точно установить характерную длину волны света, получившую название красной границы фотоэффекта. Свет коротких волн вызывал появление тока внутри вещества. Воздействие более длинноволнового излучения было, как говорят ученые, «нефотоактивным» — освещение таким светом приводило лишь к нагреву пленок или пластинок без какого-либо фотоэлектрического эффекта.
Один из разделов «Плодов раздумья» Козьмы Пруткова начинается мудрой фразой: «Отыщи всему начало, и ты многое поймешь!»
Плод коллективного творчества группы русских писателей середины XIX века, шутник и знаток человеческих сердец Козьма Прутков, видимо, неплохо разбирался и в особенностях мышления ученых, мог посоветовать, как сделать физическое открытие…
Действительно, только после создания совершенно иных, качественно новых начал теории излучения и возникновения квантовых представлений удалось понять, что же происходит в процессе фотоэффекта. Для появления в веществе или в пустом пространстве между двумя электродами носителя тока — свободного электрона — ему необходимо передать строго определенное количество энергии. Это может сделать лишь квант излучения достаточно большой величины.
В одной из своих ранних работ (впоследствии удостоенных Нобелевской премии) Альберт Эйнштейн показал, что энергия кванта излучения должна быть потрачена на преодоление работы выхода электрона из вещества (в случае внешнего фотоэффекта) и на сообщение ему необходимой кинетической энергии.
Нужны кванты различной энергии, чтобы «вырвать» электрон из вещества. Ультрафиолетовым квантам, как более энергичным, это удается легче всего.
Источник: Марк Колтун “Мир физики“.
