282

Rys. 5.53

tycznych (spinów). W temperaturze zera bezwzględnego T — 0 elektrony zapełniają najniższe poziomy energetyczne. Najwyższy z zajętych poziomów energetycznych wT=0 określa energię Fermiego E_f — poziom Fermiego (rys. 5.53).

W temperaturach pokojowych niektóre elektrony (bardzo mały procent) mają energię większą od energii Fermiego E_F i zajmują tym samym poziomy wyższe. Energia potencjalna elektronów wewnątrz kryształu (metalu) jest niższa niż na zewnątrz, dlatego elektrony nie są w stanie go opuścić. Aby elektrony mogły opuścić metal i przesunąć się do tzw. „próżni” Eq (czyli na taką odległość od metalu, przy której nie będzie on praktycznie „odczuwał” żadnych oddziaływań), należy dostarczyć im energii z zewnątrz. Minimum energii potrzebnej elektronom do wyjścia z metalu równa się różnicy energii

E₀-E_F=W    (5.123)

i jest nazywana pracą wyjścia. Ze względu na małe wartości prac wyjścia w porównaniu z jednostką energii w układzie SI - dżulem, mierzy się je w jednostkach mniejszych, zwanych elektronowoltami (eV). Jeden elektro-nowolt jest równy energii, jaką uzyska elektron przebywając różnicę potencjałów IV

1 eV = 1,6 •10^-19 J

Praca wyjścia określa wielkość potencjału, jaki uzyska elektron po opuszczeniu metalu i przejściu do „próżni”.

W

(5.124)

V =

e

Praca wyjścia dla czystych metali waha się w granicach kilku elektrono-woltów, np. dla cezu wynosi 1,81 eV, platyny — 6,27 eV, wolframu - 4,52 eV, miedzi — 4,1 eV, srebra — 4,7 eV.

Rozkład elektronów na poziomach energetycznych w metalu, w zależności od ich energii, przedstawia rysunek 5.53. Linia ciągła ilustruje rozkład energetyczny elektronów w T = 0, linia przerywana - ten sam rożki⁸® w temperaturze T > 0. Podczas zetknięcia ze sobą dwóch różnych metan elektrony zaczną przechodzić z metalu, w którym ich energia jest większ® (mniejszy potencjał) do metalu, w którym będą miały mniejszą energ^ (większy potencjał) i będą go „ładować” ujemnie. Przechodzenie bę<* trwało tak długo, aż wyrówna się energia całkowita elektronów waleiw