Physel.ru

Физика, механика и т.п.

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

§ 89. Работа выхода.

E-mail Печать PDF
В § 87 мы говорили о том, что свободные электроны находятся внутри металла в непрерывном тепловом движении. Однако, несмотря на это, они не разлетаются из металла. Это свидетельствует о том, что есть какие-то силы, препятствующие их вылету, т. е. что на электроны, стремящиеся выйти за поверхность металла, в поверхностном слое действует электрическое поле, направленное от металла наружу (электроны отрицательны). Это значит, что при прохождении электрона через поверхностный слой металла силы, действующие на электрон в этом слое, совершают отрицательную работу —А (здесь A>0), а следовательно, между точками внутри металла и снаружи имеется некоторая разность потенциалов j, называемая потенциалом выхода.

Из сказанного следует, что для удаления электрона из металла в вакуум нужно совершить против сил, действующих в поверхностном слое, положительную работу А, называемую работой выхода. Эта величина зависит от природы металла.

Между работой выхода и потенциалом выхода имеется очевидное соотношение
(89.1)
где е — заряд электрона (точнее, абсолютное значение заряда электрона, равное элементарному заряду). Поэтому работу выхода обычно записывают в виде ej.

Работу ej против сил в поверхностном слое электрон может совершить за счет запаса кинетической энергии. Если кинетическая энергия меньше работы выхода, он не сможет проникнуть через поверхностный слой и останется внутри металла. Таким образом, условие, при котором электрон может вылететь из металла, имеет вид
(89.2)
Здесь m — масса электрона, vn — нормальная (перпендикулярная к поверхности) составляющая его скорости, еj — работа выхода.

При комнатной температуре средняя энергия теплового движения электронов в металле в несколько десятков раз меньше работы выхода; поэтому практически все электроны удерживаются полем, имеющимся в поверхностном слое, внутри металла.

Работу выхода обычно измеряют не в джоулях, а в электронвольтах (эВ). Один электронвольт есть работа, совершаемая силами поля над зарядом, равным заряду электрона (т. е. над элементарным зарядом е), при прохождении им разности потенциалов один вольт:
1 эВ=1,60•10-19 Кл•1В=1,60•10-19 Дж. (89.3)

89.1. Работа выхода для вольфрама (металла, применяемого для • изготовления нити электронной лампы) равна 4,53 эВ. Найдите наименьшую скорость, при которой возможен вылет электрона из этого металла наружу. Масса электрона равна 0,91•10-30 кг, заряд его равен 1,6•10-19 Кл. Объясните, почему 1 эВ равен 1,60•10-19 Дж.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

You are here: