内容
功函数的定义
的功函数(或workfunction)定义为将一个电子从固体移到固体表面附近的真空点所需的最小热力学功(即能量)。工作函数的符号为Φ(希腊字母的大写Phi)。
经典物理中的功函数
a的概念功函数可以用经典物理或量子力学解释。根据经典物理学,当一个电子试图逃离金属表面时,它会在金属表面留下一个正象。
由于这个正电荷的吸引,负电子回到金属表面,因此不能永久离开金属晶体。但为了克服这种引力,电子需要外界提供足够的能量,通常是来自外部光源。使一个电子从金属表面逸出所需要的最小能量称为功函数。
量子物理中的功函数
功函数也可以被解释和定义量子物理学.为此,我们首先要知道一些基本特征。
- 阿尔伯特·爱因斯坦爵士说过,光是以一束由大量离散的能量包组成的称为光子的光束的形式存在的。每个光子所含的能量是hf。其中h为普朗克常数,f为光的频率。
- 当光照射到金属表面时,金属表面的电子从光中获得能量并从表面发射出来。这种现象被经典地称为光电发射.
- 一个光子的能量E光子= hf时,每个光子的能量取决于光的频率。因此,光子的频率只取决于光子的能量而不是光的能量。,发现没有光电发射从金属表面下发出一定频率的光。因此,对于光电发射,要求入射光的最小频率。
- 如果光的频率高于上述最小频率,光子的额外能量将转化为发射电子的动能。因此,电子从金属表面发射的速度取决于入射光的频率。不是光的强度(亮度)。
- 但是当入射光的强度增加而频率不变时。显然,撞击金属表面的光子数量增加,产生更多的发射电子,但每个电子的动能将会随着入射光频率的固定而不变。
阈值的频率
因此,在入射光达到一定的最低频率后,电子开始从金属表面发射。在这个频率之上,发射电子的动能与入射光的频率成正比。但是在这个最小频率以下,电子没有动能。这就是所谓的阈值的频率.
- 入射光的频率低于金属表面不产生光电发射被称为阈值的频率金属。不同金属的阈值频率不同。
工作函数的图形表示
现在,如果我们用图形表示上面的点,我们会得到下面的图像,
这里,纵轴表示电子的能量,横轴表示频率。
在频率foHz,电子的动能开始随着频率成比例地增加。
下面,频率fo或者低于能量hfo[h是普朗克常数]就没有动能,也就是说没有电子发射。这部分能量,也就是hfo已知并定义为功函数φ。
功函数公式
电子动能的增益是入射光子能量与金属或材料功函数的差值,可以表示为其中φ为金属与E的功函数k是电子的动能增益。这个等式可以重写为fo是金属的阈值频率。
金属的功函数
让我们列出各种常用金属的工作功能表
金属 | 电动汽车的功函数 |
铝(铝) | 4.3 |
Ti(钛) | 4.33 |
V(钒) | 4.3 |
Cr(铬) | 4.5 |
Mn(锰) | 4.1 |
铁(铁) | 4.7 |
有限公司(钴) | 5 |
镍(镍) | 5.15 |
Nb(铌) | 4.3 |
莫(钼) | 4.6 |
俄文(钌) | 4.7 |
Rh(铑) | 4.98 |
高频(铪) | 3.9 |
助教(钽) | 4.25 |
W(钨) | 4.55 |
再保险(铼) | 4.96 |
操作系统(锇) | 4.83 |
红外(铱) | 5.27 |
非盟(黄金) | 5.1 |