Для щелочных металлов граница лежит в видимой части спектра и колеблется в различных исследованиях для натрия и калия в пределах от 5.500 X Д° 7.000 А.
Определение границы фотоэффекта в диэлектриках обычным методом встречает значительное затруднение вследствие скопления положительных зарядов, поэтому некоторые исследователи прибегали к методу счетчика Гейгера и конденсатора Милликена. У большинства солей граница лежит в области собственного поглощения около 2.000—3.000 А. В атомарно окрашенных кристаллах наблюдался внешний фотоэффект и в видимой области, что указывает на то, что явления внутреннего и внешнего фотоэффектов идут параллельно. В солях серебра такого параллелизма не наблюдалось.
Граница фотоэффекта жидкостей как органических, так и неорганических лежит в большинстве случаев в области 2.000 А, последние определения для воды дали значение 2.130—2.140 А.
Факт существования работы выхода показывает, что электроны при переходе через поверхность должны преодолеть какие-то силы.
Этим силам приписывается электрическое происхождение; их появление объясняется существованием скачка потенциала W в самом поверхностном слое. О природе этого скачка делаются различные предположения (двойные слои, зеркальное отображение Шоттки, потенциальный барьер), однако полного объяснения его физической природы еще не имеется.
С работой выхода нам приходится встречаться и в других физических явлениях, сопровождающихся переходом электронов из одной среды в другую. К ним относятся, вопервых, появление контактной разности потенциалов при соприкосновении различных металлов и, во-вторых, эффект Ричардсона (впервые открытый Эдиссоном), заключающийся в испускании электронов накаленными телами (термоионная эмиссия). Термоионная эмиссия является процессом, во многом аналогичным фотоэлектрическому процессу; здесь мы встречаемся с понятием работы выхода, для которой, с одной стороны, мы имеем теоретическую формулу Ричардсона (l=AT2e “), а с другой, — ряд экспериментальных данных. Сравнение этих чисел с данными фотоэффекта сильно затрудняется необходимостью производить исследование обоих эффектов на одном и том же образце; в тех случаях, когда экспериментальные трудности такого рода были преодолены, были получены совершенно тождественные результаты (см. таблицу, помещенную на ст. 348). Это обстоятельство наводило на мысль, что термоионный эффект является частным случаем фотоэлектрического процесса, а именно заключается в испусканий электронов под влиянием собственной радиации накаленного тела — автофотоэффект. Однако против такого представления имеются, серьезные возражения: указывается, что автофотоэффект может составлять лишь ничтожную часть всего эффекта.
Данные опыта находят свое подтверждение и в теории: как термодинамическая теория Ричардсона, так и новая теория Фоулера и Нордгейма, основанная на применении новой квантовой механики, приводят к тому выводу, что работа выхода электрона не зависит от ме 350
ханизма испускания. В последней теории делается попытка выяснения физического смысла работы выхода. Фаулер пользуется при этом понятием потенциального барьера (см.), который электронам приходится преодолевать при выходе из металла. Работа, затраченная на преодоление барьера, равна изменению потенциальной энергии электрона; обозначим ее Wa. По классической теории, имевшей дело с неподвижными электронами, это и была работа выхода. Новая квантовая теория базируется на представлении об электронном газе Ферми-Дирака, согласно которому электроны внутри металла обладают значительными собственными скоростями. Максимальная кинетическая энергия таких электронов пусть будет ц. Таким образом работа выхода равна разности этих двух энергий: Wa — величина ц может быть вычислена, если известно чйсло свободных электронов в единице объема; она оказывается порядка 10—15 вольт; для Wa косвенные данные (из опытов Девиссона и Джермера по диффракции электронов) дают величину порядка 20 вольт; таким образом для их разности получаем верный порядок — 5 вольт (см. табл, на ст. 348).
Это представление о работе выхода как о разности Двух величин, имеющих вполне определенный физический смысл, оказывается весьма полезным при попытке выяснения влияния различных факторов на границу фотоэффекта, в частности — влияния газов и температур.
1) Наличие экспериментальных фактов приводит повидимому к тому положению, что главное значение имеет сродство металла к абсорбируемому и адсорбируемому газу. Электроположительный газ, каковым является водород, обычно вызывает уменьшение работы выхода, а электроотрицательный, как например кислород, действует в обратном направлении. Сточки зрения вышеупомянутой теории влияние адсорбированных газов сказывается главным образом в изменении формы потенциального барьера и следовательно величины Wa; изменение величины д, кинетической энергии Электронов, могло бы происходить только под влиянием газов, абсорбированных внутри металла. 2) Так как первичный фотоэлектрический процесс не зависит от температуры, факт температурной зависимости • границы фотоэффекта представлялся необъяснимым. Фаулер показал однако, что наблюдаемая в обычных условиях граница фотоэффекта есть только кажущаяся граница; только при абсолютном нуле электроны внутри металла обладают резко определенной максимальной энергией д; при более высоких температурах вследствие теплового движения электронов появляются электроны с большими скоростями, вылетающие при меньших частотах, чем та, которая соответствует вычисленному значению. Отсюда вытекает, во-первых, размывание границы, вследствие чего кривая спектрального распределения (рис. 8) подходит к нулю постепенно, ассимптотически, и, во-вторых, кажущееся смещение ее в сторону длинных волн. Таким образом термин «граница» при обычных уело-
