Для серии новых опытов Усагин, по указанию Столетова, вырезал из плотного картона диск с семью круглыми одинаковыми отверстиями.
Усагин укрепил этот диск на оси так, чтобы его можно было вращать перед отверстием (оправой объектива) фонаря с нужной для опыта скоростью. Вращаясь, диск попеременно то открывал, то закрывал доступ свету из фонаря к цинковому электроду.
В то время, когда Усагин вращал картонный диск, Столетов следил за стрелкой гальванометра. Свет фонаря прорывался сквозь отверстия диска отдельными короткими порциями. При каждом воздействии светового луча, стрелка гальванометра совершала резкий скачок в сторону. Стремительность колебаний стрелки показывала, что ток в цепи прибора возникает мгновенно.
Ускоряя и замедляя скорость вращения картонного диска, Столетов установил, что никакой задержки или промедления в образовании тока не происходит: свет вспыхивает — ток возникает.
Хотя одно из явлений служит причиной, а другое — следствием, промежуток времени между ними был ничтожно мал. Можно считать, что свет и ток возникают одновременно.
Столетову удалось установить этот факт с точностью до одной тысячной доли секунды. Советские ученые, повторившие опыты Столетова с более совершенной и точной аппаратурой, доказали, что между вспышкой света и образованием тока в приборе не проходит даже одной трехмиллионной доли секунды.
Поразительное свойство прибора Столетова мгновенно отзываться на свет позволило в наши дни создать звуковое кино, читающие станки, «говорящие» часы и другие замечательные устройства.
Результаты своих дальнейших исследований Столетов записал в лабораторном журнале: «разряжающим действием обладают главным образом ультрафиолетовые лучи».
В этом Столетов убеждался неоднократно; достаточно было перегородить луч света от фонаря обыкновенной стеклянной пластинкой, и ток в приборе мгновенно прекращался. Самый сильный видимый свет не мог заменить даже слабого потока ультрафиолетовых лучей. Электрические заряды цинкового кружка были нечувствительны к лучам видимого света даже при большой их энергии.
Такая зависимость электрических зарядов, находящихся в цинковой пластинке, от лучей только определенного рода, показалась ученым очень важным признаком, теснейшим образом связанным со свойствами света и электричества.
Продолжая опыты, Столетов сделал еще одно наблюдение: та часто лучей, которая отражается цинковой пластинкой, никакого действия не производит. Важна только та часть, которая поглощается пластинкой, и чем больше поглощено ультрафиолетовых лучей, тем сильнее ток.
Эти закономерности удалось объяснить только много позже.
Но уже во времена Столетова его опыты над «распылением» электричества, как он сам выражался, подтверждали мысль о существовании элементарных отрицательных зарядов — частичек электричества. Действительно, опыты Столетова легче всего объяснялись предположением (потом подтвердившимся), что свет выбивает из металлов отдельные электроны.