Читать онлайн «Столетов». Страница 85

Во всех этих случаях гальванометр в силу инерции будет показывать среднее значение силы тока за измеряемый промежуток времени.

Но теоретические расчеты говорили, что эти средние значения должны быть разными, в зависимости от того, какой ток течет в цепи: прерывистый или пульсирующий.

Если в цепи при освещении конденсатора возникает пульсирующий ток, то-есть конденсатор обладает некоторой инерцией, то показания гальванометра должны сначала расти, потом уменьшаться и снова расти по мере увеличения скорости вращения.

Если же идет ток прерывистый, то скорость вращения никак не должна сказаться на показаниях гальванометра. Они определятся только относительным смещением щеток коммутатора и диска.

Первые опыты показали Столетову, что «запаздывание» тока как будто имеется. Но он не принял на веру первых данных. От его внимательного глаза не ускользнули «побочные» влияния, исказившие результат опыта. Дело в том, что быстро крутящийся диск коммутатора и кисточки, трущиеся о него, — все это вместе представляло собой род электростатической машины — коммутатор сам становился источником токов. Правда, очень маленьких, слабых, но ведь и ток, рождаемый светом, тоже был мал и слаб.

Ток коммутатора искажал картину опыта.

Ученый постарался уменьшить вредное действие коммутатора, смазывая его диск маслом. Но все же полностью исключить его не удалось.

Тогда экспериментатор стал отдельно измерять силу тока, порождаемого коммутатором, и вводить соответствующие поправки в расчеты.

Не забыл он и такой, казалось бы, мелочный фактор — ветер, рождаемый крутящимся диском, способный исказить пламя электрической дуги. Он отгородил от фонаря этот своеобразный вентилятор пластинкой из селенита, прозрачной для ультрафиолетовых лучей.

Так исключительный талант экспериментатора позволил русскому ученому преодолеть все препятствия, очистить опыт от всяких посторонних влияний.

И вот, наконец, наступил день, после которого Столетов с полным правом мог записать;

«Тщательно принимая в расчет источники ошибок, я пришел к заключению, что, помимо их, никакого заметного влияния скорости на величину тока в гальванометре не замечается и что запаздывание тока, если оно и есть, не превышает 1/1000 доли секунды. То-есть, практически говоря, ток появляется и исчезает одновременно с освещением, и, следовательно, при прерывистом освещении ток — также прерывистый, с тем же периодом».

Он был глубоко прав.

Современные нам исследования с применением новейшей измерительной техники показывают, что если и есть запаздывание, то оно, во всяком случае, меньше одной десятимиллиардной секунды. Свет рождает фототок практически мгновенно.

Прошли всего лишь месяцы после памятного дня 26 февраля. Уже близились вакации. Уже лучи электрической дуги, вырываясь из окна, трепетали не на голых сучьях мартовских деревьев, а на клейкой зелени мая. Не раз уже, засидевшись за опытами, видел Столетов с Иваном Филипповичем: золотом начинает лосниться орел на Троицкой башне, и медленно спускается свет по шатру ее — всходит солнце.

Сколько позади выигранных сражений!

Но кампания еще не кончена.

Столетов ставит новые опыты.

Как зависит сила фототока от расстояния между электродами? Как влияет на нее электродвижущая сила батарей? Эти вопросы волнуют теперь исследователя.

Усагин начинает делать конденсатор, в котором сетка могла бы передвигаться. Чтобы эти перемещения сетки можно было точно измерить, конденсатор снабжается шкалой.

Экспериментаторы устанавливают сетку на определенном расстоянии.

Затем начинают менять электродвижущую силу батареи.

Включают один элемент, два, три…

Батарея вырастает до ста элементов. Все показания гальванометра записываются. Растут колонки цифр. Они говорят: чем больше элементов включено в цепь, тем более сильный ток течет по цепи.

Затем сетка устанавливается на другом расстоянии. Повторяется серия таких же измерений.

Цифры говорят: при малых напряжениях и небольшом расстоянии между пластинами ток растет соответственно с ростом напряжения. Воздушный слой ведет себя так же, как обычный проводник: явление подчиняется закону Ома.

Но чем больше растет напряжение, тем медленнее растет сила тока — воздушный слой как бы все сильнее сопротивляется прохождению тока. Наконец наступает такой момент, когда сила тока перестает расти, несмотря на то, что напряжение продолжает увеличиваться. Наступает как бы некое «насыщение».

На графике, изображающем результаты опыта, из начала координат выходит наклонная прямая линия Но дальше она начинает загибаться и становится более пологой.

Чем меньше расстояние между сеткой и пластинкой цинка, тем раньше происходит это искривление и тем больших значений достигает сила тока при той же электродвижущей силе. На графике у Столетова кривые вырисовали фигуру, подобную изогнутому кометному хвосту.

При увеличении числа элементов в батарее ток растет и растет, стремясь к некоторому насыщению.

Титульный лист книги Столетова «Актино-электрические исследования».

Вспоминая свои прошлые опыты, Столетов писал: «Общий вид кривой… невольно напоминает те кривые, какими изображается временный магнитный момент длинного железного стержня или кольца в зависимости от намагничивающей силы: тот же быстрый рост функции при малых величинах аргумента, тот же перегиб кривой, то же стремление к насыщению».

Очень сложна зависимость между током и напряжением в фотоэлектрической цепи. Закон Ома в целом к ней неприменим. Сопротивление воздушного слоя непостоянно, оно меняется каким-то сложным образом.

Но Столетов не только экспериментатор — он и великолепный теоретик.

Зоркий ум его замечает и здесь, в этом сложном явлении, простую и ясную зависимость.

Исследуя протоколы наблюдений и графики, он подмечает любопытное обстоятельство: если одновременно изменить вдвое и расстояние между пластинками и напряжение батареи, ток не изменится.

Такая зависимость дает ученому право утверждать, что в фотоэффекте сила тока определяется величиной отношения электродвижущей силы к расстоянию между пластинами. А это отношение характеризует не что иное, как плотность электрического заряда на обкладках конденсатора.

«Если, — говорит Столетов, — построить график зависимости силы тока от плотности заряда, то полученная кривая будет как бы групповым портретом множества кривых прежнего графика».

Кривые, снятые Столетовым, показывающие зависимость силы фототока от величины электрического напряжения.