《2021-2022学年高二物理竞赛课件：功函数和接触电势.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2022学年高二物理竞赛课件：功函数和接触电势.pptx（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、功函数和接触电势一一.接触电势差接触电势差当两块不同金属A和B 相接触或用导线相连接时,这两块金属就会同时带电,而具有不同的电势VA和VB,这种电势称为接触电势.产生原因:两块金属的费米能级不同,当相互接触时发生电子交换,电子从费米能级较高的金属流向费米能级较低的金属,使一块金属的接触面带正电（电子流出的金属）,另一块金属的接触面带负电.当两块金属达到平衡后,具有相同的费米能级,电子不再流动交换.第二节第二节 功函数和接触电势功函数和接触电势定性解释两块金属的费米能级不同,电子从费米能级较高的金属流向费米能级较低的金属当两块金属达到平衡后,具有相同的费米能级,在两金属的界面处附加了一个静电场,
2、以阻止电子流动交换.第二节第二节 功函数和接触电势功函数和接触电势定量计算金属不带电时,金属内部N个价电子的总能量为其中金属带电后,设金属的电势为U,此时价电子的总能量为第二节第二节 功函数和接触电势功函数和接触电势设金属1和金属2的体积分别为V1和V2,未接触前,价电子的费米能分别为EF1和EF2,价电子数分别为N1和N2接触后,价电子的费米能分别为 和 ,价电子数分别为 和 电势分别为U1和U2.价电子系统的总能量为第二节第二节 功函数和接触电势功函数和接触电势达到平衡时,Etotal达到最小值第二节第二节 功函数和接触电势功函数和接触电势 真空能级:电子处在离开金属表面足够远的某一点上的
3、静止能量.也可理解为电子在金属内部的势能与电子在真空中无穷远处势能之差,或势阱的深度.功函数(Work Function)EnergySurfaceWork Function功函数（也称逸出功）定义为真空能级与费米能级之间的电子势能之差:当电子从外界获得的能量大于等于功函数时,电子可逃离金属.第二节第二节 功函数和接触电势功函数和接触电势电子获得能量的方式(1)高温导致的热电子发射(2)强电场导致的场致发射(3)光照导致的光致发射(4)电子撞击产生的次级电子发射(5)表面上的放热反应导致的外激发射前两种情形,可以完全在自由电子模型的范畴内得到解释,其余的效应则相对复杂些,必须考虑电子和其它粒子
4、的相互作用才可解释.第二节第二节 功函数和接触电势功函数和接触电势热电子发射实验表明,热电子发射的电流密度(A为常数,W为功函数)从自由电子论给出的理论解释电子的能量电子的速度电子的动量Richardson-Dushman公式第二节第二节 功函数和接触电势功函数和接触电势由 两边微分可得中量子态数目为单位体积中Vc=1速度空间 范围内量子态的数目第二节第二节 功函数和接触电势功函数和接触电势电子的统计平均数目离开金属表面电子的能量满足第二节第二节 功函数和接触电势功函数和接触电势 低温范围下低温范围下 不能忽略电子的热容量不能忽略电子的热容量 在温度较高下，晶格振动的热容量是主要的在温度较高下，晶格振动的热容量是主要的 热容量基本是一个常数热容量基本是一个常数第一节第一节 费米统计和电子热容量费米统计和电子热容量研究金属热容量的意义研究金属热容量的意义 许许多多金金属属的的基基本本性性质质取取决决于于能能量量在在EF附附近近的的电电子子，电电子子的的热容量与热容量与 成正比成正比 从电子的热容量可获得费米面附近能态密度的信息从电子的热容量可获得费米面附近能态密度的信息第一节第一节 费米统计和电子热容量费米统计和电子热容量