Задерживающая разность - потенциал
Cтраница 3
 |
Схема цепи для исследования термоэлектронной эмиссии.| Вольт-амперная характеристика. [31] |
Однако ток в цепи все же идет потому, что часть электронов, вылетающих из раскаленной нити, имеет энергию, достаточную для преодоления задерживающей разности потенциалов. [32]
При малых значениях потенциала L c электроны ускоряются до энергий, недостаточных для возбуждения атомов ртути, происходят упругие соударения и увеличение С / с сопровождается плавным возрастанием тока / а. Как только ( 7С достигает значения первого критического потенциала, электроны, испытывая неупругие соударения, теряют практически всю свою энергию и не в состоянии преодолеть задерживающую разность потенциалов. [33]
С этой целью были использованы два принципа. Метод, известный под названием метода задерживающей разности потенциалов [11], основан на применении системы заряженных сеток. Эти электроны затем ускоряются до желаемого напряжения V и вводятся в ионный источник. [34]
Как уже упоминалось выше, в поверхностном слое металла свободные электроны испытывают результирующую силу притяжения, направленную внутрь. Эта сила отчасти обусловлена самими же свободными электронами, которые, проникая за пределы поверхности, проходящей через центры самых наружных атомов, образуют слой отрицательной электризации совершенно так же, как это было описано в § 4 в связи с представлением о связанных электронах. Таким образом, свободные электроны сами образуют на поверхности металла электрический конденсатор, который их запирает. Легко, однако, показать, что задерживающая разность потенциалов, обусловливаемая этим конденсатором, оказывается недостаточной и что к ней необходимо прибавить работу, требуемую для преодоления сил поляризации или электрического изображения, связанных с перераспределением электронов при уходе одного из них из металла. [35]
Мы получим максимальный фототок при определенном выборе поверхности и определенном освещении, сделав приемную пластинку слабо положительной по отношению к испускающей электроны. Тогда электроны, стремящиеся покинуть пластинку, притягиваются к ней обратно; но фототок не исчезает. По-видимому, при выбрасывании фотоэлектронов светом некоторой части электронов сообщает-ся энергия, достаточная для преодоления задерживающей разности потенциалов между пластинками. [36]
По оси л: откладывается напряжение на зонде, по оси у - ток, идущий на зонд из плазмы. При этом вверх откладывается электронный ток, а вниз - ионный. Постепенно повышая напряжение на зонде, мы последовательно проходим три различных участка зондовой характеристики. На участке А ток, идущий на зонд из плазмы, создается потоком положительных ионов, в пределах участка В начинается быстрый рост электронного тока, а на участке С этот ток сохраняет постоянную величину. Объяснение хода кривой является совершенно естественным. Когда напряжение на зонде по отношению к плазме имеет большую отрицательную величину, то поток электронов из плазмы заперт и на зонд идут только положительные ионы. Создаваемый ими ток относительно невелик, так как при равной концентрации с электронами ионы обладают во много раз меньшей скоростью, а величина потока должна быть пропорциональна произведению концентрации частиц на их скорость. Электронный ток заперт до тех пор, пока отрицательный потенциал на зонде имеет достаточно большую величину для того, чтобы задерживать даже самые быстрые электроны плазмы, принадлежащие к хвосту максвелловского распределения. Для того чтобы попасть на зонд, электрон должен пройти задерживающую разность потенциалов, совершив работу против сил электрического поля за счет уменьшения своей кинетической энергии. [37]
Следовательно, он содержит информацию только о природе поверхности. С другой стороны, свет описывается членом hv, который всегда одинаков для света одной и той же частоты. Так как наклон / г одинаков для всех веществ, этот член не имеет никакого отношения к природе фотоэлектрической поверхности. Этот член говорит нам, каким путем фотон дает информацию о частоте света. Когда фотон ударяется о поверхность, то он исчезает, а энергия hv передается поверхности. Часть этой энергии нужна для того, чтобы вывести электрон с поверхности. Она и представляет собой пороговое значение В. Фотоны с энергией, которая меньше этой величины, не могут выбивать электроны. Но если энергия электрона больше порогового значения, то избыток энергии появляется в виде кинетической энергии испущенного электрона. Не все электроны выходят непосредственно с поверхности металла; некоторые уходят более глубоко в металл и никогда из него не выходят. Другие выходят по сложному пути, потеряв часть энергии в столкновениях на своем пути наружу. Некоторые же выходят почти прямо с полным избытком кинетической энергии, сообщенной фотоном; это те электроны, которые продолжают вылетать, когда задерживающая разность потенциалов еще не достигла значения потенциала отсечки. Истолкование фотоэлектрического эффекта с фотонной точки зрения было впервые дано Эйнштейном в 1905 г., и полученное нами уравнение, выражающее сохранение энергии в фотоэлекрическом процессе, известно как уравнение фотоэффекта Эйнштейна. [38]
Страницы: 1 2 3