Солнечная энергия для человека

Раздел: Наука

Хотя число свободных электронов в проводнике велико, тем не менее, как показывает опыт, они «неохотно» покидают его поверхность. Это можно легко объяснить, если проанализировать поведение отдельного электрона в изолированном образце металла. Пока электроны остаются в твердом теле, оно электронейтрально, поскольку содержит равное число электронов и ионов. При испускании электрона в теле возникает дефицит отрицательного, или избыток положительного заряда. Этот избыточный положительный заряд не обязательно сосредоточен в какой-то определенной точке тела, но для любого данного положен ния электрона вне тела распределение заряда внутри тела можно считать таковым, как если бы положительный заряд был сосредоточен в некоторой особой точке.

В этом уравнении точное значение х неизвестно, поскольку с точки зрения атомной структуры поверхность твердого тела нельзя считать гладкой (как показано на рисунке), и мы не в состоянии с уверенностью указать местоположение воображаемой точки. Однако мы можем оценить работу, которую нужно было бы совершить, чтобы переместить электрон с поверхности тела в направлении, противоположном действию этой уменьшающейся с расстоянием кулонов- ской силы. Работу по перемещению электрона за пределы тела называют работой выхода ср. Ее можно приблизительно подсчитать с помощью уравнения (7.4). Поскольку препятствующая перемещению электрона сила резко падает с увеличением расстояния, ее действие можно учесть в виде небольшой добавки к величине работы по перемещению электрона после того, как он отделен от поверхности тела более чем на несколько микрометров. Таким образом, работа выхода приблизительно равна кинетической энергии, которую должен приобрести электрон, находящийся внутри тела, чтобы покинуть последнее. Для металлов работа выхода составляет 2—5 эВ. Поскольку это значительно превышает величину kT при обычных температурах, то на основании выводов, сделанных в предыдущем разделе, мы можем заключить, что при обычных температурах электроны не в состоянии покинуть поверхность металла, что и соответствует действительности.