decor
1888

Создание фотоэлемента

Покорение энергии света



Изначальный свет


Если придерживаться общепринятой теории физики, первым явлением в нашей новорожденной Вселенной был свет. В момент Большого взрыва бесчисленное количество фотонов разлетелось в первозданной темноте, создавая из ничего нечто. Сегодня, по прошествии 2000 поколений гомо сапиенс, совершенствующих научные знания, мы знаем, что видимый свет способен далеко не только рассеивать тьму. Это энергия, которая, будучи направленной в нужное русло, открывает перед человеком невероятные возможности. Притом это все тот же свет, что увидел наш мир на заре своего существования.

От теории к практике


Подверстка_Фотоэлемент_2.jpg 1.39 MB


 Как это часто бывает в науке, в случае со светом опыт намного опередил понимание процесса. Теории относительно природы света строил еще сам Ньютон в XVII веке, однако полноценно сформулировать определение его дуальной природы – как одновременно частицы и волны – удалось лишь в начале XX столетия. Теоретические изыскания физиков, однако, породили эксперименты, которые, в свою очередь, привели к необычайно интересному открытию.

 Все началось в 1887-м с опыта Герца, который наблюдал усиление электрической дуги между двумя подключенными к току металлическими шарами при их облучении ультрафиолетовым светом. Явление это он объяснить так и не смог, но оно вызвало интерес всемирного ученого сообщества того времени, попав в поле зрения русского физика Александра Столетова. Углубившись в проблематику, Столетов ставил опыт за опытом, создавая уникальные по меркам времени приборы, получившие потом широчайшее применение в экспериментальной физике.

 Ученый создал разорванную электрическую цепь, подключил ее к напряжению, а затем поместил концы (одним из которых была цинковая пластина) разрыва в прозрачную вакуумную колбу. Контакт с другой стороны не прикасался к цинковой пластине, но когда Столетов осветил ее ультрафиолетовой лампой, произошло настоящее чудо: по цепи пошел ток! Без физического соединения металлов! Это явление с тех пор и до наших дней известно в науке всего мира как фотоэлектричество.

 Продвигаясь в своих исследованиях дальше, русский физик выяснил, что свет «выбивает» отрицательный заряд из металла, заставляя его «лететь» в направлении против источника света прямо через пустоту. Такое неточное описание соответствует духу времени, тогда люди еще не знали, что такое электрон и что именно движение электронов по поверхности металла и есть электрический ток. Как уже говорилось, практика опережала теорию. Тем не менее Столетов понял последствия того, что потом было объяснено как поток электронов, буквально выбитых светом в режим свободного полета из атомов металла. Отрицательно заряженные металлы теряют свой заряд под воздействием света!

 Эти истины он сформулировал в виде четырех основополагающих законов, которые с тех пор известны физикам всего современного мира как законы Столетова. Это ознаменовало начало эры фотоэлектрических технологий, которые изменили наш мир.

Фотоэлектрическая реальность


Подверстка_Фотоэлемент_1.jpg 1.8 MB


Сегодня благодаря гениальной экспериментальной интуиции Александра Столетова вокруг нас существуют солнечные батареи, фотоэлементы управления автоматизированными производствами. Технологии, созданные на базе открытия русского физика, позволили создавать точнейшие измерительные приборы, которые используются в сложной медицине, автономных батареях космических аппаратов и фотоэлектрических элементах микроэлектроники. В наши дни, оглядываясь назад, можно без сомнения сказать, что достижения Столетова в XX веке поистине осветили век XXI.

Подробнее