Столетов

Множество опытов Столетов посвящает исследованию зависимости действия света от его состава.

Непрозрачный экран — экран из металла, дерева, картона, — поставленный на пути луча, мгновенно прекращает ток в цепи. «Зайчик» гальванометра возвращается на середину шкалы.

Но вот удивительный факт.

Прекращает ток и поставленная перед фонарем тонкая стеклянная пластинка. Диск попрежнему освещен, но тока теперь нет.

Исследователь берет кварцевую пластинку. Ток, ослабевает, но не прекращается Берет ледяные пластинки, пропускает свет через водяную пленку… И опять в цепи течет слегка ослабленный ток. В чем же дело? Очевидно, не все лучи, содержащиеся в свете дуги, действуют на диск. Стекло, вероятно, поглощает какую-то деятельную часть лучей электрической дуги, которую кварц, вода и лед поглощают только отчасти.

Проделав множество опытов с различными веществами, сопоставив результаты всех измерений, исследователь приходит к убеждению, что ток порождается невидимыми ультрафиолетовыми лучами, с длиной волны меньшей, чем у видимого света.

Стекло не пропускает ультрафиолетовых лучей. Они сильно поглощаются и атмосферой; до поверхности Земли их доходит мало. Значит, солнечный свет, более яркий, чем свет дуги, не должен действовать на конденсатор, решает Столетов.

И вот в один из погожих солнечных дней Иван Филиппович Усагин вынес на балкон конденсатор, провода от которого тянулись в глубь комнаты.

Мощный солнечный свет бил в начищенный цинк, но «зайчик» гальванометра не шелохнулся.

А ведь электрическая дуга загоняла «зайчик» на 640-е деление шкалы!

Догадка ученого о том, что действенными лучами являются лучи ультрафиолетовые, сменилась твердой убежденностью. Удивительную особенность взаимодействия света и заряженного тела обнаружил Столетов.

Для того чтобы возник фототок, недостаточно того, чтобы световое излучение было сильным. Даже очень яркий свет, но содержащий лучи с длинами волн большими, чем некоторая предельная длина, не породит фототока. И, напротив, слабое излучение, но богатое коротковолновыми лучами, способно вызвать фотоэффект. В спектре волн существует как бы порог, лишь переступив через него, можно вызвать фотоэффект.

Столетов держит друзей и соратников в курсе своих опытов. Уже 5 апреля 1888 года ученый на открытом заседании физического отделения Общества любителей естествознания делает сообщение «Действие лучей на электрические разряды», подробно рассказывая слушателям о всех перипетиях своих исследований.

Опыты следуют за опытами.

С интересом выясняет Столетов, как зависит фотоэффект от материала, из которого сделаны электроды.

Рядом опытов он подтверждает свою мысль, что чувствительность вещества конденсатора находится в прямой зависимости от того, как сильно это вещество поглощает действенные, ультрафиолетовые лучи.

Опыты эти, как и всегда у Столетова, просты и изящны.

В качестве испытуемых веществ он брал воду, водные, спиртовые и аммиачные растворы.

Каждый опыт состоял из двух стадий.

Вначале ученый испытывал жидкость как фотоэлектрод. Цинковый диск своего конденсатора он покрывал бумажным листком, пропитанным той или иной жидкостью, и определял фототок, рождаемый этим своеобразным электродом. Это давало возможность судить о фотоэлектрической чувствительности вещества.

Поглощательная способность этих жидкостей определялась на том же приборе.

Затем бумага снималась с цинкового диска, а на пути света ставилась тюлевая сетка, смоченная раствором той же самой жидкости.

Чем больше лучей застревало в жидкости, нанесенной на тюль, тем меньше их достигало цинкового диска и тем более слабый фототок возникал в цепи.

Так определял Столетов поглощательную способность жидкости.

Сравнение результатов, полученных для разных жидкостей, показало ему: он прав. Чем сильнее жидкость поглощала лучи, тем она была чувствительнее.

Эти опыты дали ему возможность сделать особенно чувствительные к свету электроды. Он нашел, что металлы, покрытые анилиновыми красками, своей чувствительностью превосходят все металлы, даже только что начищенные.

Исследуя чистые металлы — алюминий, никель, медь, серебро, ученый не установил больших различий в их чувствительности. Важно было только, заметил ученый, чтобы поверхность металла была гладка и хорошо очищена.

Ученый исследовал и такую тонкую особенность, как утомляемость металлических электродов. Он заметил, что «вычищенный круг быстрее утомляется, особенно под действием лучей, то-есть быстрее теряет чувствительность». «Поэтому при опытах, требующих постоянства эффекта, — писал Столетов, — я предпочитаю не употреблять только что чищенного диска, а делать чистку за несколько часов, еще лучше накануне».

Изучение чувствительности металлов было закончено. Можно было двигаться вперед.

Но в это время в печати появилась статья немецкого физика Гоора. Гоор утверждал, что фотоэлектрическое действие «следует приписать исключительно слоям газа, адсорбированного металлическими поверхностями». Если удалить эти прилипшие к металлу слои, продолжал немецкий физик, то металл потеряет чувствительность к свету.