Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Контактная разность потенциалов.Холодная эмиссия электронов из металлов, альфа распад.
Обратимся теперь к объяснению контактной разности потенциалов. Рассмотрим два разных металла I и || (рис. 55,а). Дно обеих потенциальных ям и все уровни энергии условимся отсчитывать от одного и того же общего уровня. Дно потенциальной ямы 1го металла не будет совпадать с дном потенциальной ямы 2го металла. То же самое относится к соответствующим уровням Ферми. Уровень Ферми первого металла расположен выше, чем у второго металла. Сблизим оба металла друг с другом, чтобы зазор между ними стал порядка атомных расстояний, т. е. 10~8 см (рис. 55,6). Тогда в зазоре между металлами образуется узкий потенциальный барьер, через который электроны с заметной вероятностью могут переходить из одного металла в другой. Переход электронов изметалла 1 в металл II действительно будет осуществляться, из металла II в металл 1 невозможен, так как все уровни энергии в металле I уже заполнены. Металл 1 будет терять электроны и заряжаться положительно, его потенциал начнет повышаться, а уровень Ферми понижаться. Наоборот, металл II, приобретая электроны, начнет заряжаться отрицательно, его потенциал будет уменьшаться, а уровень Ферми подниматься. Статистическое равновесие установится, когда уровни Ферми обоих металлов сравняются. Здесь же важно было подчеркнуть только то, что процесс установления равновесного состояния осуществляется путем туннельных переходов электронов через потенциальный барьер. 3. Перейдем теперь к рассмотрению эмиссии электронов из металлов. Когда температура металла делается достаточно высокой (выше ~ 1000°С), появляются быстрые электроны, способные преодолевать задерживающий потенциал и выходить из металла. Это — термоэлектронная эмиссия Однако эмиссия электронов может происходить и из холодного металла. Для этого нормально к поверхности металла надо приложить сильное электрическое поле (порядка 106 В/см), направленное к металлу. Такая эмиссия называется холодной. Объяснение этого явления, в общих чертах согласующееся с опытом, основано на теории прохождения электронов через потенциальный барьер. В отсутствие внешнего электрического поля потенциальная энергия электрона представляется на рис. 56 ступенчатой линией АОВС, причем начало координат О помещено на стенке металла. Внутри металла потенциальная энергия принята равной нулю, вне металла она постоянна и равна С. Если наложить внешнее электрическое поле Е, направленное к металлу, то в металл оно не проникнет, и потенциальная энергия электронав металле по-прежнему будет равна нулю. Снаружи же металла к потенциальной энергии С добавится потенциальная энергия электрона во внешнем электрическом поле, равная — еЕх (заряд электрона обозначен через —е). Она изображена наклонной прямой ВМ. В результате полная потенциальная функция электрона во внешнем поле представляется выражениями
U(x)= Между металлом и вакуумом возникает потенциальный барьер ОВМ. Выделим в металле группу электронов с энергией, близкой к εх. Х1 = 0. Здесь х2 найдется из уравнения С — еЁх2 = εх, которое дает х2= (С — εx)/еЕ. Задача сводится к вычислению интеграла S= =2/3* Таким образом, коэффициент прозрачности барьера для электронов с энергией εх выражается формулой D() =D0 exp (29.2) Коэффициент этот имеет несколько разные значения для различных . В результате для усредненного коэффициента прозрачности барьера получаем = 0e-Eo/ Е (29.3) где D0 и Ео—постоянные, зависящие от рода металла. Ток холодной эмиссии выражается формулой I(E) =I0 = Ае-Е°/Е. (29.4) Ещё одно явление, механизм которого стал понятен благодаря туннельному эффекту – это α – распад. Так называется самопроизвольное (с точки зрения наблюдателя) вырывание α – частиц из ядра. Существует уравнение α – распада: dN=-λNdt, где λ – некоторый коэффициент, а N – полное число частиц. Коэффициент λ принимает для различных веществ довольно широкий круг значений. Рассмотрим расстановку сил внутри атома. Известно из опыта, что при α – распаде энергия вылетевших α – частиц довольно мала. В то же время, внутри атома между протонами должна действовать колоссальная сила Кулона, которая стремится разорвать атом. Тем не менее, атом сохраняет свою целостность благодаря силам, которые получили название ядерных. Эти силы весьма короткодействующие, но на межнуклонном расстоянии их оказывается достаточно, чтобы «побороть» силы Кулона. Поэтому потенциальная энергия взаимодействия частиц в ядре будет отрицательной. В тоже время, при незначительном удалении от центра атома, в ход вступает сила Кулона. Её действие на таких расстояниях полностью нейтрализует действие ядерных сил. Поэтому потенциальная энергия взаимодействия α – частиц будет положительной. Таким образом, имеет место быть некоторая потенциальная яма (см. рис. 45). Здесь даны следующие приближения: стенки потенциальной ямы имеют строго вертикальный вид. На самом же деле края ямы несколько более пологи, но в нашем рассмотрении это не играет никакой роли. В классическом рассмотрении α – частица не может преодолеть потенциальный барьер, так как обладает небольшой энергией. Если же считать, сто основную роль в α – распаде играют силы Кулона, то энергия вылетевших α – частиц должна быть довольно высокой. На опыте же такой факт не имел места. Квантовая же механика определяет вероятность прохождения частицей потенциального барьера как не нулевую. То есть, частица преодолеет потенциальный барьер, даже обладая небольшой энергией. На опыте как раз и наблюдались α – частицы с небольшими энергиями.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-19; просмотров: 504; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.137.218.215 (0.007 с.) |