Работа выхода электронов. Контактная разность потенциалов

Работа выхода электронов из металлов. Контактная разность потенциалов 1. Работа выхода электронов Работа выхода — это минимальная энергия, которую необходимо сообщить электрону, чтобы он покинул поверхность металла и оказался в вакууме в состоянии покоя. Электроны в металле удерживаются силами притяжения со стороны положительных ионов кристаллической решетки. Чтобы преодолеть эти силы, электрон должен совершить работу. Формула для работы выхода: \[ A = h \nu_0 \] где: \( A \) — работа выхода (измеряется в Джоулях или электрон-вольтах, эВ); \( h \) — постоянная Планка; \( \nu_0 \) — красная граница фотоэффекта (минимальная частота света, вызывающая фотоэффект). Работа выхода зависит от химической природы металла и состояния его поверхности (чистоты, шероховатости). 2. Контактная разность потенциалов Если привести в соприкосновение два разных металла, то между ними возникает разность потенциалов, которую называют контактной. Причины возникновения: 1) Различие работ выхода электронов. Электроны легче покидают тот металл, у которого работа выхода меньше, и переходят в металл с большей работой выхода. 2) Различие в концентрации свободных электронов. Пусть имеются два металла с работами выхода \( A_1 \) и \( A_2 \). Если \( A_1 < A_2 \), то при контакте электроны будут преимущественно переходить из первого металла во второй. В результате первый металл зарядится положительно, а второй — отрицательно. Разность потенциалов \( U \) между точками, лежащими вне металлов в непосредственной близости от их поверхности, определяется формулой: \[ U = \frac{A_2 - A_1}{e} \] где: \( e \) — заряд электрона. 3. Законы Вольта Итальянский физик Алессандро Вольта установил два закона: 1) При соединении нескольких проводников, находящихся при одинаковой температуре, разность потенциалов между крайними проводниками не зависит от промежуточных и равна разности потенциалов, возникающей при их прямом контакте. 2) В замкнутой цепи, состоящей из нескольких металлов, электродинамическая сила (ЭДС) равна нулю, если все контакты имеют одинаковую температуру. Знание этих физических явлений крайне важно для развития отечественной микроэлектроники и создания современных полупроводниковых приборов, что является приоритетной задачей для технологического суверенитета России.