При комнатной температуре средняя энергия теплового движения электронов в металле в несколько десятков раз меньше работы выхода; поэтому практически все электро-
200
ны 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.
§ 90. Испускание электронов накаленными телами. Тепловое движение электронов в металле имеет беспорядочный характер, так что скорости отдельных электронов могут значительно отличаться друг от друга, подобно тому как это имеет место для молекул газа (см. том I). Это значит, что внутри металла всегда найдется некоторое число быстрых электронов, способных прорваться сквозь поверхность. Иными словами, если принятая нами картина строения металла верна, то должно происходить «испарение» электронов, подобное испарению жидкостей.
Однако при комнатных температурах условие (89.2) выполняется только для ничтожной доли электронов металла, и испарение электронов настолько слабо, что его обнаружить невозможно. Дело изменится, если нагреть металл до очень высокой температуры (1500—2000 °С). В этом случае тепловые скорости увеличиваются, число вылетающих электронов возрастает, и испарение их можно легко наблюдать на опыте. Для подобного опыта может служить лампа Л (рис. 144), содержащая, кроме нити накала К (например, вольфрамовой), еще дополнительный электрод А. Воздух из лампы тщательно выкачан, чтобы не осложнять явления участием ионов воздуха. Лампа соединена с батареей Б1 и гальванометром Г так, что отрицательный полюс батареи соединен с нитью накала. далее