ИЗ ИСТОРИИ ФОТОЭФФЕКТА

Первые работы в России

После того, как квантовая теория фотоэффекта была преложена, в России в  ее поддержку выступил Абрам Федорович Иоффе. Первая опубликованная его работа по фотоэффекту относится к 1907 году, а в 1913 году он представил на соискание ученой степени магистра диссертацию на тему об элементарном фотоэлектрическом эффекте, которую блестяще защитил в мае того же года в Петербургском университете. Эта работа в октябре 1915 года была отмечена премией Российской Академии наук.

Несомненно, в те годы мало, кто мог предположить, что эти работы приведут к совершенно невероятным по тем временам открытиям. А ведь именно эти исследования положили начало и факсимильной связи и копировальной технике. Лазерные принтеры - тоже, в  некотором роде, наследники легендарных открытий Иоффе. Принципы, которые используют самые современные принтеры  или лазерные чб мфу и аналогичная офисная техника, были заложены еще тогда – на заре появления технологии фотопечати.

В диссертационной работе А. Ф. Иоффе поставил задачу экспериментально проверить правильность квантовой теории фотоэффекта, разработанной А. Эйнштейном. Для исследований им была сделана специальная установка. В закрытой камере помещались две массивные пластины конденсатора, между которыми образовывалось электростатическое поле, удерживавшее во взвешенном состоянии микроскопические частицы цинка.

При освещении узким пучком ультрафиолетового света частица теряла часть своего заряда, равного заряду одного электрона. Потерянный при облучении заряд можно было высчитать по изменению напряженности поля конденсатора, необходимому для удержания микроскопической частицы. Наблюдая за движением частицы вещества в микроскоп, экспериментатор визуально фиксировал вылет одиночных электронов.

Результаты опытов

Результаты опытов А. Ф. Иоффе дали положительный ответ на главный вопрос относительно передачи энергии квантами света электрическим частицам.

Американский физик Р. Милликен, получивший Нобелевскую премию 1923 года за проведение всесторонней опытной проверки квантовой теории, отмечал: «Я думаю, правильно будет сказать, что мысль Эйнштейна о квантах света, несущихся в пространстве в форме импульсов, или, как мы называем их теперь, фотонов, приблизительно до 1915 года не имела практически ни одного сторонника».

Однако работы А. Ф. Иоффе, опубликованные в 1907—1913 годах, опровергают данное утверждение. А. Ф. Иоффе был больше чем сторонником квантовой теории. Он первым наблюдал элементарный фотоэффект по Эйнштейну.

Фотоэффект в телевидении

Практическое использование фотоэффекта в телевидении началось после создания приборов на его основе. Первым известным нам фотоэлектрическим прибором был актинометр Э. Беккереля. Несмотря на то что в 1860-х годах, когда он использовался самим автором для целей фотометрии, уже существовали автографические системы передачи неподвижных изображений А. Бена, Ф. Бекуэла, Д. Казелли, этот прибор не привел к замене механического щупа в таких системах бесконтактным фоточувствительным устройством.

Актинометр Беккереля непосредственно не повлиял на создание телевидения. Причину этого надо искать не только в том, что наполненный жидкостью прибор не давал удобств в работе, а также и в том, что ко времени его создания общественная потребность в «зрительных» видах связи еще не сформировалась.

Светочувствительность селена

Открытие светочувствительности селена У. Смитом в 1873 году, наоборот, было встречено с энтузиазмом учеными и изобретателями в разных странах. Уже в 1875 году В. Сименс предложил селеновый фотометр. В 1878—1880 годах были опубликованы первые проекты электрической передачи изображений с натуры и в движении, по существу первые проекты телевидения, хотя этот термин впервые появился через двадцать лет. Всего до 1900 года изобретатели 11 стран вынесли на суд общественности 25 проектов таких устройств (из них 4 в России). Почти во всех проектах в качестве фоточувствительного элемента использовался селен.

Причина популярности селена кроется в его пластичности. Из этого вещества можно было изготовить фоточувствительный прибор любой формы и размера и, следовательно, удовлетворить разнообразным запросам изобретателей. Не последнюю роль в популярности селена сыграло и то, что открытие его светочувствительности по времени почти совпало с изобретением телефона, в котором многие увидели электрическую модель человеческого слуха. Отсюда естественно было перейти к поискам модели другого органа чувств — зрения.

Достоинства новых фотоэлементов

Селеновые фотоэлементы обладали таким великолепным достоинством, как легкость изготовления и надежность работы, что обеспечило им бесконкурентную жизнь в течение 40 лет. В то же время селен имел и очевидные недостатки, самым главным из которых был замедленный фотоответ, или инерционность.

Этого недостатка были лишены фотоэлементы на основе внешнего фотоэффекта. Однако практическое использование данного фундаментального открытия началось только в XX веке. Необходимо подчеркнуть, что условия опыта, в которых внешний фотоэффект был обнаружен Г. Герцем, не могли привести к практически пригодной конструкции прибора для преобразования света в электрический параметр. То же самое можно сказать о первых опытах В. Гальвакса и некоторых других исследователей, повторявших опыты Герца. Лишь приборное оснащение классических опытов А. Г. Столетова могло подсказать пути создания прибора для преобразования отраженного предметами света. Промышленный выпуск вакуумных фотоэлементов на основе внешнего фотоэффекта, разработанных Ю. Эльстером и X. Гейтелем, начался только в 1912 году.

Исследование внешнего фотоэффекта привело А. Эйнштейна к понятию световых квантов, что послужило началом квантовой механики, сыгравшей решающую роль в развитии электроники и в создании современных электронных приборов.

По материалам книги В.А.Урвалова «Очерки истории телевидения»