Лекция законы постоянного тока
Работа выхода электронов из металла
жүктеу/скачать 0,75 Mb. Pdf көрінісі
|
| 7.2.2 Работа выхода электронов из металла
Как показывает опыт, свободные электроны при обычных температурах, практически не покидают металл. Следовательно, в поверхностном слое металла должно быть задерживающее электрическое коле, препятствующее выходу электронов из металла в окружающий вакуум. Работа, которую нужно затратить для удаления электрона из металла в вакуум, называется работой выхода. Укажем две вероятные причины появления работы выхода. а) Если электрон по какой-то причине удаляется из металла, то в том месте, которое электрон покинул, возникает избыточный положительный заряд и электрон притягивается к индуцированному им самим положительному заряду. б) Отдельные электроны, покидая металл, удаляются от него на расстояния порядка атомных и создают тем самым над поверхностью металла «электронное облако», плотность которого быстро убывает с расстоянием. Это облако вместе с наружным слоем положительных ионов решетки образует двойной электрический слой, поле которого подобно полю плоского конденсатора. Толщина этого слоя равна нескольким межатомным расстояниям (10 -10
- 10 -9 м). Он не создает электрическое поле во внешнем пространстве, но препятствует выходу свободных электронов из металла. Таким образом, электрон при вылете из металла должен преодолеть задерживающее его электрическое поле двойного слоя. Разность потенциалов в этом слое, называемая поверхностным скачком потенциала, определяется работой выхода (А) электрона из металла:
где е - заряд электрона. Так как вне двойного слоя электрическое поле отсутствует, то потенциал среды равен нулю, а внутри металла потенциал положителен и можно считать равным . Потенциальная энергия свободного электрона внутри металла равна -е и является относительно вакуума отрицательной. Исходя из этого можно считать, что весь объем металла для электронов проводимости представляет потенциальную яму с плоским дном, глубина которой равна работе выхода А . Работа выхода выражается в электрон-вольтах (эВ): 1 эВ равен работе, совершаемой силами поля при перемещении элементарного электрического заряда (заряда равного заряду электрона) в поле с разностью потенциалов в 1 В. Так как заряд электрона равен 1,6 . 10 -19 Кл, то 1 эВ = 1,6 . 10
Дж. Работа выхода зависит от химической природы металлов и от чистоты их поверхности и колеблется в пределах нескольких электрон-вольт (например, у калия А = 2,2 эВ, у платины А = 6,3 эВ). Подобрав определенным образом покрытие поверхности, можно значительно уменьшить работу выхода. Например, если нанести на поверхность вольфрама (А = 4,5 эВ) слой оксида щелочноземельного металла (Са, Sr, Ва), то работа выхода снижается до 2 эВ. жүктеу/скачать 0,75 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|