способны проходить внутри кристалла лишь небольшие пути (в каменной соли — порядка 1/зооо мм), вследствие чего они де все достигают анода. Чем больше приложенное напряжение, тем больше величина пути и тем большее число электронов проявляет себя в фотоэлектрическом токе. Наконец пути электронов делаются сравнимыми с толщиной кристалла — только тогда все срываемые светом электроны доходят до анода, и сила тока перестает возрастать. Величина напряжения, при к-ром достигается это состояние, зависит от толщины кристалла, а также от индивидуальных, свойств кристаллической решотки, что указывает на то, что величина свободного пути в различных кристаллах различна. .
Спектральное распределение.
Наличие внутреннего фотоэффекта обусловливается фактом поглощения света, поэтому мы должны ожидать: а) что фототок будет наблюдаться как в области собственного поглощения кристаллов, так и в области новой полосы поглощения при атомарном окрашивании и б) что кривая спектрального распределения первичного фототока будет в точности воспроизводить кривую поглощения. Это действительно и наблюдается во второй области (рис. 5), где начерчена кривая поглощения для желтой каменной соли (а) и кривая Л фототока, отнесенная к единице падающей энергии (е). Если эти последние данные перечислять на единицу поглощенной энергии, максимум пропадает, збо 4оо 500 вботц квантовый выход для Рис> 5> всех длин волн этой области имеет в точности одно значение, близкое к единице. Вторичный ток возникает в результате прохождения первичного тока: происходит порча кристаллической, решотки, вследствие чего уменьшается ионная проводимость кристаллов, которой все вещества обладают в большей или меньшей степени. Природа вторичного тока — электролитическая, а не фотоэлектрическая, на что указывают его свойства — инерциц, непропорциональность интенсивности света, температурная зависимость.
Фотопровод идл ос тьжидкос те й была обнаружена во многих органических веществах (парафиновое масло, бензин) при освещении сильно поглощаемыми ультрафиолетовыми лучами. Наблюдения носят чисто качественный характер.
В н етп ний фотоэффект наблюдается у всех тел как проводников, так и диэлектриков; но в то время как в последнем случае мы имеем только ряд отдельных качественных наблюдений, фотоэффекту с металлич. поверхностей посвящено большое число систематич. исследований как экспериментальных, так и теоретических. Экспериментальные исследования сводятся к изучению трех главных характеристик фотоэлектронов с поверхностей: 1) скорости и энергии электронов, 2) границы фотоэффекта, 3) спектрального распределения.1. Скорость и энергия фотоэлектронов. Существенным отличием внешнего фотоэффекта от более элементарного внутреннего эффекта является наличие работы выхода, которую должен преодолеть электрон прежде, чем попасть в анод. Если энергия кванта больше работы выхода, электрон вылетит с некрторой собственной скоростью, величина которой при одной и той же длине волны может иметь различные значения — от нуля до некоторой максимальной. Максимальная скорость в свою очередь определяется величиной квант та: чем больше квайт, тем ббльшая его часть, за вычетом работы выхода, идет на «разгон» электрона.
Изучение скоростей и энергии электронов сводится к след, задачам: 1) определение зависимости максимальной скорости (или энергии) от величины кванта (частоты света г); 2) выяснение закона распределения скоростей при данной длине волны; 3) изучение направления вылрта электронов. Первая задача имеет весьма большое принципиальное значение: по уравнению Эйнштейна, энергия электрона должна быть прямо пропорциональна частоте света; т. о. проверка этого положения является тем самым проверкой одного из основных уравнений теории квантов. Поэтому экспериментальному изучению максимальных скоростей было уделено значительное внимание. Вторая задача тесно связана с вопросом об электрических свойствах поверхностного слоя и с общей проблемой электронной проводимости металла.
Эти две задачи могут быть решены на одном и том же приборе. Одним из способов изучения скоростей является метод магнитного отклонения, основанный на том, что электроны различных скоростей испытывают в магнитном поле различные отклонения. При малых скоростях однако этот метод дает слишком малую точность. Обычно пользуются другим, более точным методом задерживающего поля: испускающая электроны поверхность делается не катодом, а анодом, иначе говоря, прикладывается поле противоположного направления, так что сорвавшиеся электроны должны вернуться обратно (рис. 6). Сила фототока при этом падает (рис. 7). При постепенном увеличивании поля можно добиться того, что / ни один, даже самый быстрый, элек/ трон не сможет достичь электрода: в
Mill — -Il---Рис. 6.
•
Рис. 7.
этот момент величина задерживающего потенциала какраз равна максимальной скорости электрона, выраженной в вольтах. Порядок ее в ультрафиолетовых лучах 2—3 вольта, что соответствует скорости в 108 &м/сек. Большие кванты рентгеновых лучей выбрасывают электроны со скоростью порядка сотен вольт.
Среди исследований, проведенных по этому методу, точные измерения произведены Милликеном (1916), ^Лукирским и Прилежаевым (1928). Милликен производил опыты со щелочными металлами; он нашел, что зависимость максимальной скорости электронов от частоты света выражается точно прямой линией, в полном соответствии с формулой Эйнштейна, точка пересечения ее с осью абсцисс дает прямо значение границы Ф.. я. vQ, а наклон к той же оси абсцисс дает значение постоянной h.
Лукирский и Прилежаев исследовали ряд тяжелых металлов, причем в качестве катода и анода употреблялись два концентрических шара, благодаря чему можно было быть уверенным, что действительно все электроны, вышедшие из одного электрода, попадают в дру-
