W 1887 r. niemiecki naukowiec Hertz odkrył wpływświatło do wyładowania elektrycznego. Badając wyładowanie iskrowe, Hertz odkrył, że jeśli elektroda ujemna zostanie oświetlona promieniami ultrafioletowymi, wyładowanie następuje przy niższym napięciu na elektrodach.
Stwierdzono ponadto, że po oświetleniu światłemłuk elektryczny ujemnie naładowanej płytki metalowej połączonej z elektroskopem, strzałka elektroskopu jest opuszczona. Wskazywało to, że metalowa płyta oświetlona łukiem elektrycznym traciła swój ujemny ładunek. Metalowa płytka nie traci ładunku dodatniego po oświetleniu.
Utrata ujemnego ładunku elektrycznego przez metalowe ciała po oświetleniu wiązkami światła nazywana jest efektem fotoelektrycznym lub po prostu efektem fotoelektrycznym.
Fizykę tego zjawiska badał od 1888 roku słynny rosyjski naukowiec A.G. Stoletov.
Stoletov badał efekt fotoelektryczny wprzy użyciu zestawu składającego się z dwóch małych dysków. Solidna płyta cynkowa i cienka siatka zostały zainstalowane pionowo naprzeciw siebie, tworząc kondensator. Jego płytki zostały połączone z biegunami źródła prądu, a następnie oświetlone światłem łuku elektrycznego.
Światło swobodnie przenikało przez siatkę na powierzchnię litego krążka cynkowego.
Stoletov stwierdził, że jeśli powłoka cynkowakondensator jest podłączony do ujemnego bieguna źródła napięcia (jest to katoda), następnie galwanometr zawarty w obwodzie pokazuje prąd. Jeśli katoda jest siatką, nie ma prądu. Oznacza to, że oświetlona płytka cynkowa emituje ujemnie naładowane cząstki, które decydują o istnieniu prądu w szczelinie między nią a siatką.
Stoletov, badając efekt fotoelektryczny, którego fizyka byłajeszcze nie ujawniony, wziął do swoich eksperymentów krążki z różnych metali: aluminium, miedzi, cynku, srebra, niklu. Podłączając je do ujemnego bieguna źródła napięcia, zaobserwował, jak prąd elektryczny pojawia się w obwodzie jego eksperymentalnego układu pod działaniem łuku. Ten prąd nazywa się fotoprądem.
Wraz ze wzrostem napięcia między płytami kondensatora fotoprąd wzrastał, osiągając maksymalną wartość przy określonym napięciu, zwanym fotoprądem nasycenia.
Studiując efekt fotoelektryczny, którego fizyka jest nierozerwalnie związana z zależnością fotoprądu nasycenia od wartości strumienia świetlnego padającego na płytkę katodową, Stoletov ustalił następujące prawo: fotoprąd nasycenia będzie wprost proporcjonalny do strumienia światła padającego na metalową płytkę.
To prawo nazywa się Stoletov.
Później odkryto, że fotoprąd to przepływ elektronów wyrywanych z metalu przez światło.
Teoria efektu fotoelektrycznego znalazła szerokie zastosowanie praktyczne. Tak powstały urządzenia oparte na tym zjawisku. Nazywane są fotokomórkami.
Warstwa światłoczuła - katoda - osłonyprawie cała wewnętrzna powierzchnia szklanego balonu, z wyjątkiem małego okienka umożliwiającego dostęp światła. Anoda natomiast to druciany pierścień zamocowany wewnątrz cylindra. W butelce jest próżnia.
Jeśli podłączysz pierścień do bieguna dodatniegobaterii i światłoczułej warstwy metalu przez galwanometr z biegunem ujemnym, to po oświetleniu warstwy odpowiednim źródłem światła w obwodzie pojawi się prąd.
Możesz całkowicie wyłączyć baterię, ale nawet wtedy mybędziemy obserwować prąd, tylko bardzo słaby, ponieważ tylko niewielka część elektronów wyciągniętych przez światło spadnie na pierścień drutu - anodę. Aby wzmocnić efekt, wymagane jest napięcie rzędu 80-100 V.
Efekt fotoelektryczny, którego fizyka jest wykorzystywana w takichelementy można zaobserwować przy użyciu dowolnego metalu. Jednak większość z nich, jak miedź, żelazo, platyna, wolfram, jest wrażliwa tylko na promienie ultrafioletowe. Same metale alkaliczne – potas, sód, a zwłaszcza cez – są również wrażliwe na promieniowanie widzialne. Służą do produkcji katod fotokomórek.
