Эмитирующий электрод при этом называют фотоэлектронным катодом (фотокатодом), а испускаемые им электроны —
фотоэлектронами-
. Начало изучения фотоэлектронной эмиссии относится к 1886 г., когда немецкий ученый Г. Герц заметил, что напряжение возникновения
электрического разряда между электродами снижается, если осветить один из этих электродов. Это явление с 1888 г. стал исследовать
профессор Московского университета А. Г. Столетов. Он установил важные свойства внешнего фотоэффекта, но не мог его объяснить,
так как в то время еще не были известны электроны. Рассмотрим законы и характерные особенности фотоэлектронной эмиссии. 1.
Закон Столетова. Фототок Iф, возникающий за счет фотоэлектронной эмиссии, пропорционален световому по току Ф: Iф = SФ, (22.1)
где S —
чувствительност-
ь фотокатода, выражаемая обычно в микроамперах на люмен. Если поток Ф монохроматичен, т.
е. содержит лучи только одной длины волны, то
чувствительност-
ь называют
монохроматическ-
ой и обозначают
Sλ.
Чувствительност-
ь к потоку белого
(немонохроматич-
еского) света, состоящего из лучей с разной
длиной волны, называют интегральной и обозначают SΣ. 2. Закон Эйнштейна. Еще в 1905 г. А. Эйнштейн установил, что при
внешнем фотоэффекте энергия фотона hv превращается в работу выхода W0 и кинетическую энергию вылетевшего электрона: hv =
W0 + 0,5mv2, (22.2) где т и v — масса и скорость фотоэлектрона; v — частота излучения; h — постоянная Планка, равная 6,63
х 10-34 Дж·с. Напомним читателю, что
электромагнитно-
е излучение имеет двойственную природу. С одной стороны, это
электромагнитны-
е волны, характеризуемые длиной λ, и частотой v. А с другой стороны, излучение можно рассматривать
как поток частиц — фотонов, обладающих энергией hv. Закон Эйнштейна говорит о том, что энергия фотона hv передается электрону,
который затрачивает на выход из фотокатода энергию W0, а разность hv — W0 представляет собой энергию вылетевшего электрона.
3. Для внешнего фотоэффекта существует так называемая красная, или длинноволновая, граница. Если уменьшать частоту излучения
v, то при некоторой частоте v0 фотоэлектронная эмиссия прекращается, так как на этой частоте hv0 = W0 и энергия фотоэлектронов
становится равной нулю. Частоте v0 соответствует длина волны λ0 = c/v0, где с = 3 • 108 м/с. При v < v0 или λ
> λ0 фотоэлектронной эмиссии не может быть, так как hv < hv0, т. е. энергии фотона недостаточно даже для совершения
работы выхода. 4. Для фотоэффекта характерна малая инерционность. Фототок запаздывает по отношению к излучению всего лишь
на несколько наносекунд. Фотокатоды иногда характеризуются отношением числа фотоэлектронов к числу фотонов, вызвавших эмиссию.
Этот параметр получил название квантового выхода электронов. Если бы каждый Эмитирующий элек
