Азербайджан
Баку
12:34

Армения
Ереван
12:34

Беларусь
Минск
11:34

Казахстан
Нур-Cултан
14:34

Кыргызстан
Бишкек
14:34

Молдова
Кишинев
11:34

Россия
Москва
11:34

Таджикистан
Душанбе
13:34

Туркменистан
Ашхабад
13:34

Узбекистан
Ташкент
13:34

Украина
Киев
11:34

ГЛАВНОЕ МЕНЮ

Главная страница
Сайт Исполкома СНГ
Направления сотрудничества
О Содружестве
Органы СНГ
Выборы и референдумы
Информагентства стран СНГ
Наши партнеры
Контакты





Единый реестр правовых актов и других документов Содружества Независимых Государств

Реестр подписанных международных документов о межрегиональном и приграничном сотрудничестве государств – участников СНГ
Перечень конкурентноспособной продукции государств – участников СНГ

Поздравляем
c Днем рождения!
26 августа


Торкунов Анатолий Васильевич
Ректор Московского государственного института (университета) международных отношений Министерства иностранных дел Российской Федерации, академик РАН


ПОИСК ПО САЙТУ
Как сын владимирского купца предвосхитил "нобелевские" исследования Эйнштейна

Источник: ТАСС

09.08.2019

10 августа 1839 года родился Александр Столетов. Его исследования подтолкнули Эйнштейна к созданию "нобелевской" теории, стали предпосылкой для появления телевидения и "зеленой" революции в энергетике

Столетов родился в купеческой семье во Владимире. Его мать сама учила всех шестерых детей чтению, письму и счету еще до школы. Окончив гимназию, Александр поступил на физико-математический факультет Императорского Московского университета (ныне МГУ), а когда ему был 21 год, руководство оставило перспективного студента, чтобы тот занимался научной работой. В 1862–1866 годах Столетов стажировался за границей, где работал с ведущими физиками того времени, в том числе Германом Кирхгофом и Вильгемом Эдуардом Вебером.

Электричество из света

В 1888 году 49-летний Столетов — заведующий кафедрой опытной физики в Императорском Московском университете — решил выяснить, как влияет свет на электрический ток. Для этого он взял мощный дуговой фонарь, направил его свет на одну из двух параллельных металлических пластинок — и между пластинками, невзирая на то, что зазор между ними был больше 10 см, потек электрический ток. Ученый долго проводил измерения, менял условия эксперимента и в 1889 году опубликовал работу "Актино-электрические исследования".

Сегодня мы знаем, что извлеченный Столетовым при помощи обыкновенного света ток возникает потому, что фотоны, т.е. кванты света, выбивают из металла электроны. Во время экспериментов Столетова ни о каких электронах физики не знали, да и о квантах не задумывались. Теперь мы знаем, что для фотоэффекта квант должен иметь определенную энергию, а она напрямую связана с частотой света. Поэтому в опытах Столетова ток регистрировался только при освещении пластинок фонарем с электрической дугой: свет от нее содержит довольно много ультрафиолета.

Теоретическое объяснение найденных Столетовым закономерностей дал в 1905 году Альберт Эйнштейн, который для этого использовал концепцию квантов, придуманную Максом Планком. Кстати, именно за объяснение фотоэффекта, а вовсе не за теорию относительности, Эйнштейна наградили Нобелевской премией по физике.

Столетов наверняка разделил бы награду с Эйнштейном (как правило, награждают и экспериментатора, и теоретика), но не дожил даже до открытия электрона в 1897 году, скончавшись годом ранее от воспаления легких в возрасте всего 56 лет. А фотоэффект стал не просто физическим феноменом — он позволил ученым выявить несколько ранее неизвестных законов природы.

Эффект фотоэффекта

Фотоэффект широко используется в технике. Без него просто не существовало бы телевидения, так как процесс превращения картинки в электрический сигнал по определению требует преобразовать энергию света в электрическую. В первых телекамерах свет через объектив попадал на микроскопические крупинки серебра и выбивал из них электроны — лишенные отрицательно заряженных частиц, крупинки приобретали положительный заряд. Этот заряд затем можно было измерить и определить, насколько ярко освещался конкретный участок посеребренной пластины, а из участков складывалась картинка. Так работали устройства, разработанные в 1910-х годах Борисом Розингом и Владимиром Зворыкиным. В 1931 году Зворыкин, к тому моменту уехавший в США, получил патент на "иконоскоп", и это стало важнейшим шагом на пути к телевидению.

В зворыкинском иконоскопе, как и в детище советского инженера Семена Катаева, независимо работавшего над созданием телевидения (а еще можно отметить венгерского инженера Кальмана Тиханьи), использовался т.н. внешний фотоэффект — когда свет выбивает электроны за пределы вещества. Но также существует и внутренний фотоэффект, при котором электроны покидают свои атомы, но не вылетают в окружающую среду.

Цифровые камеры

Внутреннему эффекту нашли применение позже — в приборах с зарядовой связью (ПЗС). Под этим названием скрывается пиксель на матрице цифрового фотоаппарата: свет выбивает электроны из полупроводникового материала, эти электроны создают электрический ток, сила которого отражает интенсивность упавшего на материал света.

В 1969 году американцы создали первый подобный прибор, в 1971-м был получен первый патент, а несколько лет спустя полупроводниковые матрицы для телекамер пошли в производство. В 1980-х работающие на внутреннем фотоэффекте камеры полностью вытеснили из телестудий технику, использующую фотоэффект внешний, а в нулевые годы ПЗС-матрицы покончили с фотопленкой как в профессиональной, так и в любительской съемке.

Сегодня цифровые камеры стоят в абсолютном большинстве мобильных телефонов: изобретение микросхем позволило массово и по умеренной цене печатать сложнейшие электронные устройства.

Солнечная энергетика

Появление заряда внутри освещенного полупроводникового материала также позволяет работать солнечным батареям. В 1990-х они применялись разве что в калькуляторах, для питания каких-нибудь метеорологических станций в удаленных районах и на космических аппаратах. Но в 2018 году солнечные батареи по всему миру выдали 700 ГВт·ч электричества — больше всех российских теплоэлектростанций, вместе взятых.

По оценкам аналитиков Bloomberg, в 2019 году в мире введут в строй солнечные панели суммарной мощностью от 120 до 140 ГВт. В пиковом режиме только смонтированные в этом году панели будут выдавать энергии столько же, сколько половина всех российских электростанций, — немало, если учесть, что Россия занимает четвертое место по производству электричества.

С 2000-х годов солнечная энергетика прибавляет каждый год по 25% своей общей мощности, то есть растет в геометрической прогрессии. В 2050 году, по оценкам Международного энергетического агентства, фотоэффект даст человечеству одну шестую часть всей электроэнергии и станет одним из основных источников электричества.

Безопасные станки, лифты и борьба с безбилетниками

Сам Столетов вряд ли мог предсказать появление Instagram или массовый переход человечества на фотоматериалы. Однако одно из устройств, с которым жители крупных городов сталкиваются ежедневно, ученый все же разработал. Это фотоэлемент — самый простой преобразователь световой энергии в электрическую.

Одного фотоэлемента недостаточно ни для электропитания чего-либо, ни для построения картинки, однако он все же "чувствует" падающий на него свет. Следовательно, из источника света и фотоэлемента можно сделать, например, сигнализацию: когда кто-нибудь заслонит луч, электронная схема зафиксирует пропажу тока, включит сигнал тревоги или заблокирует работу механизма в опасной близости от подошедшего человека.

Фотоэлементы применяются в турникетах метро и на платформах пригородных поездов, а еще они часто следят за тем, чтобы никого не прижало закрывающимися дверями в лифте. Сравнительно громоздкие устройства на внешнем фотоэффекте — со стеклянными колбами и металлическими пластинками внутри — сегодня вытеснены компактными полупроводниковыми аналогами, где действует внутренний фотоэффект. Однако закономерности, выведенные Столетовым еще в XIX веке, работают и в этом случае.

Алексей Тимошенко, научно-популярный сайт "Чердак"






Главная страница | Сайт Исполкома СНГ | Органы СНГ | Мероприятия СНГ | Направления сотрудничества



Яндекс.Метрика


Push 2 Check check my pagerank
Интернет портал СНГ www.e-cis.info