§ 89. Работа выхода. 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 ?, 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 e?.
Работу e? 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, е? — работа выхода. далее