Принципиальная схема исследования фотоэффекта

Два электрода (катод К из исследуемого металла и анод А – в схеме Столетова применялась металлическая сетка) в вакуумной трубке подключены к батарее так, что с помощью потенциометра R можно изменять не только значение, но и знак подаваемого на них напряжения. Ток, возникающий при освещении катода монохроматическим светом (через кварцевое окошко), измеряется включенным в цепь миллиамперметром. Облучая катод светом различных длин волн, Столетов установил следующие закономерности, не утратившие своего значения до нашего времени: 1) наиболее эффективное действие оказывает ультрафиолетовое излучение; 2) под действием света вещество теряет только отрицательные заряды; 3) сила тока, возникающего под действием света, пропорциональна его интенсивности. Впоследствии было показано, что под действием света вырываются электроны.

Рис.5.2.1

Вольт – амперная характеристика фотоэффекта

это – зависимость фототока I от напряжения U между электродами.

Рис.5.2.2

Приведенные кривые соответствуют двум освещенностям катода, но одинаковой частоте света.

С увеличением U фототок постепенно возрастает, т.е. все большее число фотоэлектронов достигает анода. Из пологого характера кривых следует, что электроны вылетают из катода с различными скоростями. Максимальное значение - фототок насыщения – определяется таким значением U, при котором все электроны, испускаемые катодом, достигают анода.

Из вольт – амперной характеристики следует, что при U=0 фототок не исчезает. Следовательно, электроны выбитые светом из катода, обладают некоторой начальной скоростью, значит, и отличной от нуля кинетической энергией и могут достигнуть анода без внешнего поля. Для того чтобы фототок стал равным нулю, необходимо приложить задерживающее напряжение . При U= ни один из электронов, даже обладающий при вылете из катода максимальной скоростью , не может преодолеть задерживающего поля и достигнуть анода. Следовательно

То есть, измерив задерживающее напряжение , можно определить максимальные значения скорости и кинетической энергии фотоэлектронов.