ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯионизационным потенциалам), б) выбросить его через поверхностный слой в другую среду (сумма этих работ Р называется работой выхода), в) сообщить электрону кинетическую энергию,; где v — максимальная скорость электрона. Эта энергия равна eV, где е — заряд электрона, а V — разность потенциалов, под влиянием к-рой электрон мог бы приобрести v см/сек.
Эту величину принято называть скоростью электронов в вольтах. Энергия электрона eV тогда выражается в вольт-электронах.
Применяя закон сохранения энергии к каждому отдельному элементарному процессу, получаем уравнение Эйнштейна:
Все вышеприведенные положения являются его следствиями.
.
Объемный фотоэффект. Он имеет место в тех случаях, когда свет может проникнуть на достаточную глубину внутрь вещества и там поглотиться. Он наблюдался в газах и парах, в нек-рых жидкостях, наконец в ряде диэлектриков и полупроводников. В металлах он маскируется наличием большого числа свободных электронов, обусловливающих «металлическую» проводимость; его однако удалось наблюдать в тончайшей металлической фольге, сопротивление которой достаточно велико (порядка 1013 ома). Поглощение света является условием необходимым, но недостаточным для явления фотоэффекта; процесс фотоионизации, т. е. полного срывания электрона, происходит только в том случае, если энергия кванта больше ионизационного потенциала, в противном случае наблюдается только возбуждение атома (см. Возбужденное состояние атомов и молекул), т. е. подъем его внешнего электрона на более высокую орбиту.
Гази пары. По теории квантов поглощение света в спектральных линиях главной серии должно вызвать только возбуждение атомов; появления свободных электронов можно ожидать только в области сплошного поглощения, расположенной . в сторону коротких волн от границы серии (рис. 2 а и б), граница фотоэффекта должна очевидно совпадать с ионизационным потенциалом. I280820
Рис. 2а.360 тр — 13—5 р
Рис. 26.
В действительности же (см. рисунок 26) фотоионизация наблюдается также в области линий главной серии;- так, для большинства газов ионизационный потенциал порядка 10—12 вольт, что соответствует длине волны 1.000—1.200 А, между тем как воздух ионизируется уже в области около 1.350 А. То же явление наблюдается и для паров щелочных металлов и ртути (фотоионизация при 2.536 А, ионизационный потенциал соответствует 1.188 А). Выяснено, что во всех этих случаях процесс состоит из ряда последовательных ступеней, поглощение кванта ведет к возбуждению атомов, которые, сталкиваясь с ней 344
тральными атомами, дают ионизованцыё молекулы; т. к. ионизационный потенциал этих последних меньше, чем ионизационный потенциал атомов; повторное поглощение такйх жеквантов ведет уже к фотоионизации.
Диэлектрики. Общая картина явления. В чистом виде йервцчный процесс срывания электронов внутри твердого тела может быть изучен только в больших кристаллах хороших изоляторов, Коковыми например являются щелочно-галоидныё соли (Типа NaCl)> решотка к-рых построена из расположенных попеременно ионов металла иГалоида, а также алмаз, цинковая обманка, киноварь. Картина первичного процесса в щелочногалоидных солях рисуется след, образом: все эти соли имеют сильное «собственное» поглощение в ультрафиолетовой части спектра (кривая а, рис. 3). Кванты света, соответствующие этой области, срывают электроны с ионов галоида; эти электроны нейтрализуют иойы металла, в результате чего внутри рёшотки выделяются незаряженные атомы металла и галоида. Атомарное распределение металла вызывает изменение оптических свойств кристалла — появляется новая полоса поглощения, в большинстве случаев в видимой части спектра (правая часть рис. 3, кривая Ъ), и соль окрашивается.
Фо топроводи мост ь. Если сорванные светом электроны подхватываются внешним электрическим полем, они начинают двигаться внутри диэлектрика от катода к аноду (рис. 1> и дают во внешней цепи фотоэлектрический ток. Диэлектрик в это время теряет свои изолирующие свойства, его электропроводность возрастает в миллионы раз. Это явление фотопроводимости присуще также и полупроводникам (селен); здесь однако оно осложняется вторичными процессами. Гудден и Поль показали, что его можно расчленить на отдельные моменты: собственно фотоэлектрический процесс (т. н; внутренний фотоэффект), заключающийся в срывании Электронов внутри кристалла и их движения под действием электрического поля («первичный ток»), и вторичные эффекты, налагающиеся на первичный и часто, как напр. в случае селена, совершенно его маскирующие. Первичный ток тоже слагается из двух частей: из электронов, сорванных светом, и из тех электронов, которые приходят на их место из катода и постепенно уничтожают образовавшиеся внутри кристалла положительные заряды.
> Первичный фототок обладает перечисленными выше свойствами, характерными для Ф. я., т. е. прямой пропорциональностью интенсивности света и безинерционностью; электронная природа его подтверждается наличием эффекта Холла (отклонение тока в магнитном поле). Сила первичного тока сначала возрастает прямо пропорционально приложенному напряжению, но затем достигает нек-рого постоянного его значения («ток насыщения»); типичная «вольт-амперная» характеристика представлена на рис. 4. Вид этой кривой указывает на то, что сорванные светом электроны
