Номер 2, страница 167 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

2. Как увеличить эмиссию электронов с электрода?

2. Как увеличить эмиссию электронов с электрода?

Эмиссия электронов — это процесс их испускания с поверхности твердого тела или жидкости. Существует несколько видов эмиссии, и для каждого из них есть свои способы увеличения интенсивности. Основные из них:

Термоэлектронная эмиссия

Это испускание электронов нагретыми телами. Плотность тока эмиссии $J$ описывается формулой Ричардсона-Дэшмена:

$J = A_G T^2 e^{-W/kT}$

где $T$ — абсолютная температура электрода (катода), $W$ — работа выхода электрона (энергия, которую нужно затратить, чтобы электрон покинул поверхность), $k$ — постоянная Больцмана, а $A_G$ — постоянная, зависящая от материала электрода. Из формулы видно, что увеличить эмиссию можно двумя основными способами:

1. Повысить температуру электрода ($T$). Это самый эффективный способ, так как температура входит в показатель экспоненты. При нагревании кинетическая энергия электронов в металле возрастает, и большее их число оказывается способным преодолеть потенциальный барьер на границе металла, то есть совершить работу выхода.

2. Уменьшить работу выхода ($W$). Для этого используют материалы с низкой работой выхода или наносят на электрод специальные покрытия. Например, чистый вольфрам имеет высокую работу выхода, но его покрывают более активными веществами (оксидами бария, стронция, торием), которые значительно снижают работу выхода. Такие катоды (оксидные, торированные) обеспечивают обильную эмиссию при более низких температурах.

Фотоэлектронная эмиссия (фотоэффект)

Это испускание электронов под действием света. Чтобы увеличить фотоэмиссию, необходимо:

1. Увеличить интенсивность (яркость) падающего света. Число испускаемых электронов (фототок насыщения) прямо пропорционально интенсивности света, при условии, что частота света достаточна для преодоления работы выхода.

2. Использовать свет с частотой выше пороговой. Для возникновения фотоэффекта энергия фотонов $E = h\nu$ должна быть больше работы выхода $W$. Увеличение частоты сверх пороговой не увеличивает число эмитированных электронов, а лишь повышает их кинетическую энергию.

Автоэлектронная (холодная) эмиссия

Это эмиссия под действием очень сильного внешнего электрического поля. Для ее увеличения необходимо увеличить напряженность электрического поля у поверхности электрода (например, заострив его).

Вторичная электронная эмиссия

Это испускание электронов поверхностью при бомбардировке ее другими частицами (например, первичными электронами). Увеличить вторичную эмиссию можно, увеличивая энергию и/или плотность потока бомбардирующих частиц.

Ответ: Основными способами увеличения эмиссии электронов с электрода являются: повышение его температуры, использование материала с меньшей работой выхода, увеличение интенсивности освещения (для фотоэффекта) или создание сильного внешнего электрического поля у поверхности электрода.