от его поверхности до нескольких межатомных расстояний. Поэтому около по-
верхности образуется электронный слой, несущий отрицательный заряд, а по-
верхность металла заряжается положительно. Это приводит к образованию так
называемого двойного электрического слоя, электрическое поле которого по-
добно полю плоского конденсатора (рис. 19.1, на котором изображено сечение
металла, имеющего форму параллелепипеда). Электрическое поле этого слоя
препятствует вылету электронов. В любой момент времени устанавливается ди-
намическое равновесие между числом электронов, покидающих металл, и воз-
вращающихся обратно. Это приводит к тому, что концентрация покинувших ме-
талл электронов, следовательно, и напряжённость электрического поля внутри
двойного электрического слоя остаются неизменными.
Для того чтобы электрон мог преодолеть силы, удерживающие его в металле,
и удалиться из него, необходимо затратить некоторую энергию. Максимальная
кинетическая энергия, которую имеет электрон внутри металла, недостаточна
для этого. Поэтому необходимо сообщить электрону дополнительное количест-
во энергии, приложив, например, к металлу сильное электрическое поле. Рабо-
та, которая должна быть совершена на освобождение электрона из металла, на-
зывается работой выхода электрона. Согласно (9.3), она равна произведению
заряда электрона на разность потенциалов двойного слоя. Обозначим потенци-
ал положительного слоя через ϕ, а отрицательного — условно примем за ноль.
Тогда работу выхода электрона A находим по формуле:
A = eϕ, (19.1)
где e ⎯ заряд электрона по абсолютной величине, ϕ
⎯ потенциал выхода.
Работу выхода принято измерять в электрон-вольтах (эВ): 1 эВ — это энергия,
которую приобретает электрон, пройдя ускоряющую разность потенциалов 1 В.
Поскольку заряд электрона равен 1,6⋅10
−19
Кл, то 1 эВ = 1,6⋅10
–
19
Дж. Работа вы-
хода зависит от химической природы металлов и от чистоты поверхности. Для
чистых металлов она колеблется в пределах от 2 до 6 эВ. Наличие поверхностных
примесей приводит к уменьшению работы выхода.
2. Контактная разность потенциалов. Если поверхность одного металла
привести в соприкосновение (контакт) с поверхностью другого металла, то
происходит переход электронов из одного металла в другой, вследствие чего
один из них заряжается положительно, а другой — отрицательно. Возникающая
при этом разность потенциалов между соприкасающимися телами, называется
контактной разностью потенциалов.
Появление этой разности потенциалов обусловлено двумя причинами.
1) Различием в работах выхода электронов из металлов, приведённых в кон-
такт. Силы, действующие на электроны в области контакта со стороны ионов
кристаллических решёток, не уравновешены, и поэтому вызывают переход
электронов из одного металла в другой. Вследствие этого возникает контактная
разность потенциалов
38