3.Термоелектронна, автоелектронна і фотоелектронна емісія.

Та обставинна, що «вільні електрони » утримуються всередині металу свідчить про те, що в поверхневому шарі металу виникає затримуюче електричне поле, що перешкоджає виходити електронам в оточуючий вакуум. Щоб покинути метал електрон має виконати певну роботу, що називається роботою виходу.

Причини виникнення роботи виходу.

• Якщо при тепловому русі електрон покидає метал, то він індукує на поверхні останнього позитивний заряд. Виникає сила притягання між електроном і поверхнею металу (сила дзеркального відображення), що прагне повернути електрон всередину.

• Електрони, здійснюючи тепловий рух, можуть перетинати поверхню металу й віддалятися від неї на відстань порядку атомних відстаней. Над поверхнею металу виникає електрона хмара, густина якої швидко зменшується при віддаленні від металу. Під нею залишається шар позитивно заряджених йонів. В результаті утворюється подвійний електричний шар, що діє подібно конденсатору. Цей шар не створює електричного поля в просторі (зовнішньому). Зате на його подолання потрібне виконання роботи.

В залежності від того яким способом електронам подана енергія, розрізняють декілька типів емісії.

• Якщо електрони отримують енергію за рахунок теплової енергії тіла при збільшенні температури цього тіла, то ми маємо справу з термоелектричною емісією.

• Якщо біля поверхні металу створити електричне поле дуже великої напруженості (÷10⁶в/см), спостерігається випускання електронів, яке називається автоелектронною(холодною) емісією. Це явище також інколи називають відриванням електронів електричним полем. Автоелектронна емісія була пояснена квантовою теорією.

При наявності сильного поля перешкоджаючий бар’єр на поверхні метала виглядає так як на рисунку. Згідно квантовій механіці існує ймовірність того, що елементарна частинка пройде цей бар’єр, навіть якщо її енергія менша за висоту цього потенціального бар’єру. Частинка ніби проходить через тунель в бар’єрі (тунельний ефект). Ймовірність тунельного ефекту зростає зі зменшенням ширини бар’єру. Саме із-з цього автоелектрона емісія спостерігається лише в дуже сильних полях.

• Існує також фотоелектронна емісія (або зовнішній фотоефект), який полягає в випусканні електронів поверхнею метала або напівпровідника при опроміненні його світлом з достатньо малою довжиною хвилі.

Електростатичний Генератор Ван-де-Граафа

Генератор Ван-де-Граафа – генератор високої напруги. Створений у 1929 році. Принцип дії полягає в електризації діелектричної ленти що рухається. Діелектрична лента 4-5 рухається на діелектричному ролику 3 та заземленому ролику 6. На електрод 7 подається різниця потенціалів в кілька kV (додатня відносно землі). За рахунок іонізації повітря поблизу 7 іони рухаються до заземленого 6 і осідають на ленті. Електрод 2 знімає даодатні заряди, оскільки з’єднаний зі сферою, а заряди на сфері лише на зовнішній поверхні сфери. Такй зарядим чином на сфері 1 скоплюється поверхневий заряд. За допомогою генератора отримують різницю потенцыалыв до 80 kV. Значення отриманої напруги обмежене коронним зарядом, що виникає на поверхні сфери 1.