§9. Робота виходу електрона
9.1Робота виходу електрона
Електрони провідності, які за класичною теорією електропровідності утворюють, так званий, „електронний газ”, беруть участь у тепловому русі. Внаслідок того, що електрони провідності утримуються всередині металу, можна стверджувати, що поблизу поверхні металу на них діють сили, направлені всередину металу. Електрон тільки тоді може покинути поверхню металу, коли зможе виконати роботу А проти цих сил. Цю роботу називають роботою виходу.
Якщо електрон вилетів з металу, то на поверхні металу він індукує позитивний заряд, який за законом Кулона взаємодіє з вилетівши електроном і повертає його назад.
Робота проти цієї сили взаємодії є частиною роботи виходу. Найшвидші електрони в своєму тепловому русі можуть віддалитися від поверхні металу на декілька міжмолекулярних відстаней. Так біля поверхні металу утворюється хмара, що складається з електронів. Густина цієї хмари швидко зменшується з віддаленням від поверхні, яка стає позитивно зарядженою.
Позитивно заряджена поверхня металу і негативно заряджена хмара утворюють „конденсатор” (дві обкладки, одна з яких заряджена позитивно, а інша – негативно). Поле буде зосереджене між цими „обкладками”. В зовнішньому електричному просторі електричного поля не буде. Для того, щоб електрон пройшов цей подвійний шар, він повинен виконати роботу, тобто повна робота виходу обумовлена двома вказаними причинами.
Між поверхнею і хмарою виникає різниця потенціалів ∆φ. Цю різницю потенціалів називають потенціальним бар’єром. Він протидіє наростанню процесу вильоту, оскільки потрібно виконати певну роботу виходу, щоб подолати потенціальний бар’єр при відділенні електрону з металу.
Якщо всередині металу електрон має кінетичну енергію Ек, то він може покинути поверхню металу за умови, що 
.
Робота виходу визначається за формулою:
. (9.1)
Роботу виходу виражають в електрон-вольтах (еВ). 1 еВ – енергія, набута електроном, який пройшов різницю потенціалів 1В.
1еВ=1В∙1,6∙10-19Кл=1,6∙10-19Дж.
При кімнатній температурі кількість електронів, що мають швидкість, достатню для вильоту з металу дуже мала, оскільки робота виходу з металів має порядок кількох електрон-вольт, а кінетична енергія електрона, яка визначається енергією його теплового руху при такій температурі ( 
):
kT=1.38∙10-23(Дж/К) ∙300(К)=4,15∙10-29Дж=0,026 еВ.
Робота виходу електрона з міді становить 4,2 еВ, з вольфраму – 4,5 еВ, з літію – 2,3 еВ, з платини – 6,3 еВ.
