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Función de trabajo

En física del estado sólido la función de trabajo o trabajo de extracción, es la energía mínima (normalmente medida en electronvoltio), necesaria para arrancar un electrón de un sólido, a un punto inmediatamente fuera de la superficie del sólido (o la energía necesaria para mover un electrón desde el nivel de energía de Fermi hasta el vacío). Aquí "inmediatamente" significa que la posición final del electrón está lejos de la superficie a escala atómica pero todavía cerca del sólido en una escala macroscópica. La función de trabajo es una propiedad fundamental para cualquier sustancia sólida con una banda de conducción (tanto vacía como parcialmente llena). Para un metal, el nivel de Fermi está dentro de la banda de conducción, indicando que la banda esta parcialmente llena. Para un aislante, el nivel de Fermi cae dentro del gap, indicando una banda de conducción vacía; en este caso, la energía mínima para arrancar un electrón es aproximadamente la suma de la mitad del gap, y la función de trabajo.

Función de trabajo fotoeléctrica

La función de trabajo es la energía mínima que debe proporcionarse a un átomo para liberar un electrón de la superficie de una sustancia determinada. En el efecto fotoeléctrico, la excitación electrónica es obtenida por absorción de un fotón. (Cuando un electrón adquiere energía, éste salta de un nivel de energía a otro en saltos cuánticos. Este proceso se llama excitación de un electrón, y los niveles altos de energía se llaman estados excitados). Si la energía del fotón es mayor que la función de trabajo de la sustancia, se produce la emisión fotoeléctrica y el electrón es liberado de la superficie. (El exceso de energía del fotón se traduce en la liberación del electrón con energía cinética distinta de cero).

La función de trabajo fotoeléctrica es

 

dónde   es la constante de Planck y   es la frecuencia mínima (umbral) del fotón, requerida para producir la emisión fotoeléctrica.

Función de trabajo termoiónica

La función de trabajo es también importante en la teoría de la emisión termoiónica. En este caso los electrones ganan su energía del calor, en lugar de a través de fotones. De acuerdo a la ecuación de Richardson-Dushman la densidad de corriente de electrones emitida J (A/m²) está relacionada con la temperatura absoluta T por la ecuación:

 

donde W es la función de trabajo del metal, T es la temperatura del metal en Kelvin, k es la constante de Boltzmann y la constante de proporcionalidad A, conocida como constante de Richardson, viene dada por

 

donde m y -e son la masa y la carga del electrón , y h es la constante de Planck.

La emisión termoiónica --- electrones escapando del filamento negativamente cargado calentado cátodo caliente --- es importante en la operación de tubos de vacío. El Tungsteno, la elección común para filamentos de tubos de vacío, tiene una función de trabajo de aproximadamente 4,5 eV; Varias capas de óxido pueden reducirla sustancialmente

Enlaces externos

  • Valores de la función trabajo y longitud de onda umbral
  •   Datos: Q783800

función, trabajo, para, otros, usos, este, término, véase, energía, helmholtz, física, estado, sólido, función, trabajo, trabajo, extracción, energía, mínima, normalmente, medida, electronvoltio, necesaria, para, arrancar, electrón, sólido, punto, inmediatamen. Para otros usos de este termino vease Energia de Helmholtz En fisica del estado solido la funcion de trabajo o trabajo de extraccion es la energia minima normalmente medida en electronvoltio necesaria para arrancar un electron de un solido a un punto inmediatamente fuera de la superficie del solido o la energia necesaria para mover un electron desde el nivel de energia de Fermi hasta el vacio Aqui inmediatamente significa que la posicion final del electron esta lejos de la superficie a escala atomica pero todavia cerca del solido en una escala macroscopica La funcion de trabajo es una propiedad fundamental para cualquier sustancia solida con una banda de conduccion tanto vacia como parcialmente llena Para un metal el nivel de Fermi esta dentro de la banda de conduccion indicando que la banda esta parcialmente llena Para un aislante el nivel de Fermi cae dentro del gap indicando una banda de conduccion vacia en este caso la energia minima para arrancar un electron es aproximadamente la suma de la mitad del gap y la funcion de trabajo Funcion de trabajo fotoelectrica EditarLa funcion de trabajo es la energia minima que debe proporcionarse a un atomo para liberar un electron de la superficie de una sustancia determinada En el efecto fotoelectrico la excitacion electronica es obtenida por absorcion de un foton Cuando un electron adquiere energia este salta de un nivel de energia a otro en saltos cuanticos Este proceso se llama excitacion de un electron y los niveles altos de energia se llaman estados excitados Si la energia del foton es mayor que la funcion de trabajo de la sustancia se produce la emision fotoelectrica y el electron es liberado de la superficie El exceso de energia del foton se traduce en la liberacion del electron con energia cinetica distinta de cero La funcion de trabajo fotoelectrica es ϕ h f 0 displaystyle phi hf 0 donde h displaystyle h es la constante de Planck y f 0 displaystyle f 0 es la frecuencia minima umbral del foton requerida para producir la emision fotoelectrica Funcion de trabajo termoionica EditarLa funcion de trabajo es tambien importante en la teoria de la emision termoionica En este caso los electrones ganan su energia del calor en lugar de a traves de fotones De acuerdo a la ecuacion de Richardson Dushman la densidad de corriente de electrones emitida J A m esta relacionada con la temperatura absoluta T por la ecuacion J A T 2 e W k T displaystyle J AT 2 e W over kT donde W es la funcion de trabajo del metal T es la temperatura del metal en Kelvin k es la constante de Boltzmann y la constante de proporcionalidad A conocida como constante de Richardson viene dada por A 4 p m k 2 e h 3 1 20173 10 6 A m 2 K 2 displaystyle A 4 pi mk 2 e over h 3 1 20173 times 10 6 mathrm Am 2 K 2 donde m y e son la masa y la carga del electron y h es la constante de Planck La emision termoionica electrones escapando del filamento negativamente cargado calentado catodo caliente es importante en la operacion de tubos de vacio El Tungsteno la eleccion comun para filamentos de tubos de vacio tiene una funcion de trabajo de aproximadamente 4 5 eV Varias capas de oxido pueden reducirla sustancialmenteEnlaces externos EditarValores de la funcion trabajo y longitud de onda umbral Datos Q783800Obtenido de https es wikipedia org w index php title Funcion de trabajo amp oldid 130630616, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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