Закон Видемана—Франца

Отношение теплопроводности к удельной проводимости дня всех металлов при одной и той же температуре одинаково и увеличивается пропорцио­нально температуре:

где

Классическая теория объяснила законы Ома и Джоуля—Ленца и качественно объяснила закон Видемана—Франца. .

Трудности классической теории

1.Температурная зависимость сопротивления:

следовательно, ~ что противоречит опытным данным,, согласно которым R ~ Т,

2.Экспериментальная оценка среднего пробега электронов также не согласуется с классической теорией Друде—Лоренца,

3.Теплоемкость металлов. Теплоемкость металла складывается из теплоемкости его кристаллической решетки и теплоемкости электронного газа. Поэтому атомная (т. е. рассчитанная на 1 моль) теплоемкость металла должна быть значительно большей, чем атомная теплоемкость диэлектри­ков, у которых нет свободных электронов. Однако наличие электронов проводимости практически не сказывается на значении теплоемкости.

Все эти противоречия снимаются квантовой теорией.

Работа выхода электронов из металла.

Эмиссионные явления

Работа выхода электронов из металла это работа, которую нужно затратить для удаления электрона из металла в вакуум. Работа выхода зависит от химической природы металлов и от чистоты их поверхности и колеблется в пределах нескольких электрон-вольт.

(например,у калия А = 2,2 эВ, у платины А =6,3 эВ).

1 эВ (электрон-вольт; внесистемная единица) равен работе, совершаемой силами поля при перемещении элементарного заряда (заряда, равного заряду электрона) при прохождении им разности потенциалов в 1 В. 1 эВ = 1,6-10^-19Дж.

Электронная эмиссия

Явление испускания электронов из металлов при сообщении электронам энергий, равной или большей работы выхода. В зависимости от способа сообщения электронам энергии различают четыре вида эмиссии.

1.Термоэлектронная эмиссия:

Испускание электронов нагретыми металлами.

Концентрация свободных электронов в металлах достаточно высока,поэтому даже при средних температурах вследствие распределения электронов по скоростям (по энергиям) некоторые электроны обладают энергией, достаточной для эмиссии.

2.Фотоэлектронная эмиссия:

Эмиссия электронов из металла под действием света, а также коротковол­нового электромагнитно-го излучения (например, рентгеновского).

3. Вторичная электронная эмиссия

Испускание электронов поверхностью металлов, полупроводников или диэлектриков при бомбардировке их пучком электронов. Коэффициент вторичной электронной эмиссии

где n₁ и n₂ — соответственно число первичных и вторичных электронов.

4.Фотоэлектронная эмиссия

Эмиссия электронов с поверхности металлов под действием сильного внешнего электрического поля.