Страница:Радиофронт 1933 г. №10.djvu/47

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


Многие работы установили полную тождественность термоэлектронов, т. е. электронов, выделяемых накаленной нитью, и фотоэлектронов, т. е. выбрасываемых катодом под действием света. Этими работами установлено, что для фотоэлектрона справедливо известное отношение заряда электрона к его массе:

— = 1,77 • 107 эл.-магн. единиц, где е — заряд т

электрона, разный

е— 1,59 10“-° эл-магн. ед. — 1,59 • 10~19 кулон.

Материальная масса электрона оказывается равной

е:

т

1,59 .10"» 1,77 • 1б<

= 9 • КГ28 г.

Напомним, что масса одного атома водорода

М,, = 1,66 • 10'г.

Следовательно, электрон обладает массой в 1840 раз меньшей массы самого малого материального атома, т. е. атома водорода.

Тут же укажем, что радиус электрона примерно равеи г=10~13 сантиметра; таким образом размеры электрона в сотни тысяч раз меньше размеров отдельных материальных атомов, величина которых порядка 10'8 сантамстра.

Для электронов, возникающих под действием света, экспериментально установлены 2 закона. Первый закон гласит, что количествоэ лек- троно п, освобождаемых из катода в единицу времени под действием света, прямо пропорционально силе падающего света.

Этот закон экспериментально подтвержден Эль- стером и Гейтелем для разной силы света, действовавшей на фотоэлемент, начиная от слабой освещенности, рапной Е = 2,4 ■ Ю'в люкс (т. е.

2,4 миллионных долей люкса), и кончая ярким светом солнца, т. е. до 30 000 люкс.

Второй закон говорит о том, что максимальная энергия фотоэлектронов не зависит от силы падающего света, но прямо пропорциональна частоте падающего света.

В соответствии со вторым законом мы приходим к заключению, что среди фотоэлектронов, возникших под действием падающего на катод сложного белого света, должны быть фотоэлектроны с разными скоростями, причем самая большая скорость их определяется наивысшей частотой, свойственной падающему белому свету, но эта скорость не увеличивается при увеличении силы света.

Оба закона не могут быть объяснены с точки зрения электромагнитной теории света, их удалось объяснить только при помощи теории квант. Поэтому для понимания фотоэлектрических явлений мы должны вкратце познакомиться с основными представлениями квантовой теории света.

ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ СВЕТА

Закон Планка-Вина, который^ мы уже приводили, устанавливает точную зависимость между полной лучистой энергией данной длины волны ЕЛ и температурой источника. В этой формуле фигурирует постоянная А, так называемая постоянная Планка. Планк первый в начале этого столетия высказал исключительную по смелости и плодотворности мысль, что энергия излучается и поглощается не непрерывно, а отдельными порциями, так называемыми квантами. Развивая математически свои положения о «радиаторе энергии», Планк вывел свой закон, который оказался справедливым для всего комплекса длин волн (частот), излучаемых источником, между тем как первоначальный закон Вина (основанный на классической электромагнитной теории), хотя и давал удовлетворительные результаты для коротких волн, не был пригоден для длинных волн. Квант энергии характеризуется произведением А.г, где h постоянная. Планка, a v частота излучателя (в дальнейшем мы будем употреблять для обозначения частоты символ v вместо /).

Величина постоянной Планка точно известна эрг.

А — 6,55 • Ю-27" к~ ; следовательно, чтобы узнать

величину кванта энергии, нужно знать частоту. Чем выше частота, тем крупнее квант, так что квант красного цвета (А=0,7 микрона) содержит вдвое меньше энергии, чем квант синего цвета (А=0,35 микрона), и вообще энергия кванта прямо пропорциональна частоте. В случае монохроматического излучателя, имеющего определенную частоту, п каждой единице излучаемой им энергии заключается вполне определенное число квантов энергии, причем энергия одного кванта есть

P—hv.

Из этой формулы следует, что для определения величины одного кванта энергии, соответствующего например монохроматическому лучу (желтая линия натрия) А=0,589.3 микрона, нужно определить частоту этого колебания.

с

V —

з -1010

‘=5,09 - К)14 пер'сек,

5,893.10"®

и далее мы имеем

p=hv—6,55 -!(Г27- 5,09.10,4=3,33.10'! эрг,

отсюда заключаем, что в одном эрге желтого света всего квантов

— 1 —= 3 • ЮН,

3,33 -10"12

то есть триста миллиардов квантов.

Понятно, что чем больше длина волны излучателя, тем больше число квантов в одном эрге энергии, но энергия каждого кванта будет меньше. Поэтому, если можно сравнить кванты ультрафиолетового света с редкими, но мощными пушечными снарядами, то весьма уместно сравнить кванты инфракрасных лучей с густой, но мелкой рхотничьей дробью; если первые, несмотря на относительно малое число, способны пробить толстую броню, то вторые вызовут на этой броне легкие царапины — мы ниже увидим, что в применении к фотоэлементу эта аналогия вполне приложима.