Работа выхода электронов из металлов

Лекция 15

Как показывает опыт, свободные электроны при обычных температурах практически не покидают металл. Следовательно, в поверхностном слое металла должно быть задерживающее электрическое поле, препятствующее выходу электронов из металла в вакуум.

Работа, которую нужно затратить для удаления электрона из металла в вакуум, называется работой выхода.

Работа выхода имеет величину порядка нескольких эВ и зависит от рода металла и состояния его поверхности: загрязнения и следы влаги изменяют ее. Наиболее быстро движущиеся электроны покидают металл на расстоянии нескольких межатомных расстояний. В результате в этом месте возникает избыток положительных зарядов, а вблизи поверхности проводника образуется электронное облако.

Возникает двойной электрический слой, поле которого подобно полю тонкого плоского конденсатора. Он не создает электрического поля 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 называется поверхностным скачком потенциала или контактной разностью потенциалов между металлом и вакуумом и определяется работой выхода А электрона из металла

,

- заряд электрона.

Виды эмиссии. Термоэлектронная эмиссия.

Если сообщить электронам в металле энергию, необходимую для преодоления работы выхода, то часть электронов может покинуть металл, в результате чего наблюдается явлении е испускания электронов, или электронной эмиссии. В зависимости от способа сообщения электронам энергии различают:

1). Холодную эмиссию – вырывание электронов из металла под действием сильного электрического поля.

2). Вторичную эмиссию – при бомбардировке металла сильно разогнанными электронами.

3). Фотоэмиссию (фотоэффект) – в результате освещения поверхности металла.

4). Термоэлектронную эмиссию – испускание электронов нагретым металлом.