Влияние контактной разности потенциалов

Задерживающая разность потенциалов позволяет задержать фотоэлектроны, вылетающие из катода с максимальной кинетической энергией , что и приводит к прекращению фототока. Если бы катод и анод фотоэлемента были изготовлены из одного и того же металла, то контактная разность потенциалов отсутствовала бы, и определение задерживающей разности потенциалов сводилось бы просто к измерению внешнего задерживающего напряжения, т. е. показаниям вольтметра <0 (рис. 1.4). Действительно, при все фотоэлектроны вне зависимости от начальной скорости достигали бы анода, и мы уже имели бы ток насыщения.

Рис. 3 Рис. 4.

Определение задерживающей разности потенциалов усложняется, если катод и анод изготовлены из разных металлов (что обычно и бывает). В этом случае начинает играть заметную роль контактная разность потенциалов. Если она есть и, например, такова, что тормозит вылетающие из катода фотоэлектроны, то приходится прикладывать внешнее напряжение (измеряемое вольтметром). И если это напряжение таково, что компенсирует тормозящую контактную разность потенциалов, то начало горизонтального участка (тока насыщения) — точка 2 на рис. 4 — сдвинется вправо, в сторону положительных значений показания вольтметра .

Таким образом, задерживающая разность потенциалов будет равна (по модулю) сумме

(1.4)

как показано на рис. 4, где <0. Заметим, что, вообще говоря, есть величина алгебраическая, она может иметь любой знак или равняться нулю.

Если контактная разность потенциалов не тормозит, а ускоряет фотоэлектроны, т.е. имеет противоположный знак, то характеристика фотоэлемента вместе с точкой 2 сместится влево. При этом выражение (1.4), для остается прежним, только в нём оба показания вольтметра и могут оказаться отрицательными, но их разность по-прежнему будет положительной и равной .

Итак, определив , мы тем самым находим максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов — в формуле Эйнштейна (1.3):

Отметим, что положение точки 2 на рис. 4, т. е. показание вольтметра , зависит только от контактной разности потенциалов, положение же точки 1, т. е. показание вольтметра — от частоты падающего света. Значит, и задерживающая разность потенциалов тоже зависит от .