2021-2022学年高二物理竞赛课件：功函数和接触势差.pptx

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1、功函数和接触势差功函数和接触势差功函数和接触势差功函数和接触势差 1 1 热电子发射和功函数热电子发射和功函数 热电子发射电流密度热电子发射电流密度W 功功函函数数：把把一一个个电电子子从从固固体体内内部部刚刚刚刚移移到到此此物物体体表表面面所所需的最少的能量。需的最少的能量。金属中电子势阱高度为金属中电子势阱高度为 正离子的吸引正离子的吸引 电子获得足够的能电子获得足够的能量量 有可能脱离金属有可能脱离金属 产生热电子发射电流产生热电子发射电流 经典电子论经典电子论热电子发射电流密度的计算热电子发射电流密度的计算速度在速度在 区间的电子数密度区间的电子数密度 电子服从电子服从麦克斯韦速率分布

2、率麦克斯韦速率分布率 电子沿电子沿X X方向发射，发射电流密度方向发射，发射电流密度功函数功函数 比较热电子发射电流密度比较热电子发射电流密度 经典电子论中的电子相当于导带中的电子经典电子论中的电子相当于导带中的电子 带底与势阱对应带底与势阱对应功函数功函数 导带底导带底一个电子离开金属必须做的功一个电子离开金属必须做的功 量子理论量子理论热电子发射电流密度的计算热电子发射电流密度的计算 电子的速度电子的速度 电子的能量电子的能量 将电子看作准经典粒子将电子看作准经典粒子对对 两边微分两边微分单位体积单位体积(V=1)(V=1)中，在中，在 中量子态数中量子态数费米分布函数费米分布函数内平均电

3、子数内平均电子数离开金属表面满足离开金属表面满足与经典结果与经典结果对比对比功函数功函数 比较热电子发射电流密度比较热电子发射电流密度W W 导带中导带中费密能级附近费密能级附近的电子离开金属必须做的功的电子离开金属必须做的功2 2 不同金属中电子的平衡和接触电势不同金属中电子的平衡和接触电势 两块不同金属两块不同金属A A和和B B相互接触相互接触 金属的费米能级不同，相互接触时发生电子交换金属的费米能级不同，相互接触时发生电子交换 达到达到平衡平衡后后,两块金属中产生接触电势差两块金属中产生接触电势差伽伐尼伽伐尼-解剖青蛙解剖青蛙(1780)-(1780)-动物电？动物电？伏打伏打-只要将其中两种不同的金属接触，就会出现一个带正只要将其中两种不同的金属接触，就会出现一个带正电而另一个带负电，从而产生接触电势差。电而另一个带负电，从而产生接触电势差。18001800年伏打电池年伏打电池 接触电势差的计算接触电势差的计算 单位时间从金属单位时间从金属A A单位表面逸出的电子数单位表面逸出的电子数 电流密度电流密度