Austrittsarbeit
Physik
Definition
Als Austrittsarbeit W bezeichnet man die Menge an physikalischer Arbeit oder Energie, die mindestens nötig ist, um ein Elektron aus einem elektrisch neutralen Festkörper herauszulösen, meist aus einer Metallplatte, die man dann Kathode nennt. Die Austrittsarbeit ist eine Form der Bindungsenergie. Die Werte für die Austrittsarbeit, meist in Elektronenvolt (eV) angegeben, hängen dabei von der verwendeten Metallart ab. Das ist hier kurz vorgestellt.
Austrittsarbeiten (aufsteigend)
- 1,58 bis 1,62 Branntkalk [CaO] ↗
- 1,7 bis 2,14 eV Cäsium [Cs] ↗
- 1,8 bis 2,52 eV Barium [Ba] ↗
- 2,13 eV Rubidium [Rb] ↗
- 2,2 eV Lithium [Li] ↗
- 2,25 eV Kalium [K] ↗
- 2,28 eV Natrium [Na] ↗
- 3.63 bis 3.90 eV Uran [U] ↗
- 3,8 eV Pyrit [FeS2] ↗
- 3,85 eV FeO ↗
- 4,0 bis 4,2 eV Aluminium [Al] ↗
- 4,05 bis 4,6 eV Silber [Ag] ↗
- 4,16 bis 4,2 eV Molybdän [Mo] ↗
- 4,19 eV Tantal [Ta] ↗
- 4,25 eV Blei [Pb] ↗
- 4,30 bis 4,5 eV Kupfer [Cu] ↗
- 4,34 eV Zink [Zn] ↗
- 4,33 eV Titan [Ti] ↗
- 4,49 eV Quecksilber [Hg] ↗
- 4,50 bis 4,81 eV Eisen [Fe] ↗
- 4,54 bis 4,6 eV Wolfram [W] ↗
- 4,8 bis 5,4 eV Gold [Au] ↗
- 4,85 eV Silicium [Si] ↗
- 5,0 eV Cobalt [Co] ↗
- 5,04 bis 5,15 eV Nickel [Ni] ↗
- 5,0 eV Quarz [SiO₂] ↗
- 5,32 bis 5,66 eV Platin [Pt] ↗
Das Elektronenvolt
In der Atomphysik weit verbreitet ist das sogenannte Elektronenvolt als Einheit der Energie. Ein Elektronenvolt ist so viel Energie wie 1,6021766208 mal 10 hoch -19 Joule oder ausgeschrieben als eine Dezimalzahl 0,00000000000000000016021766208 Joule. Lies mehr unter Elektronenvolt ↗
Austrittsarbeiten in Experimenten
Die Austrittsarbeit spielt bei vielen Experimenten und Effekten eine Rolle, bei der Elektronen aus einem Metall herausgelöst werden und sich anschließend außerhalb des Metalls befinden. Typische Beispiele sind die Eletronenkanone, Glühkathode und der Franck-Hertz-Versuch oder der photoelektrische Effekt. Siehe exemplarisch unter Edison-Richardson-Effekt ↗
Fußnoten
- [1] Albert Einstein beschreibt die Austrittsarbeit im Zusammenhang mit der Photoemission. Für die entsprechende Veröffentlichung aus dem Jahr 1905 erhielt er später den Nobelpreis: "In die oberflächliche Schicht des Körpers dringen Energiequanten ein, und deren Energie verwandelt sich wenigstens zum Teil in kinetische Energie von Elektronen. Die einfachste Vorstellung ist die, daß ein Lichtquant seine ganze Energie an ein einziges Elektron abgibt; wir wollen annehmen, daß dies vorkomme. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, daß Elektronen die Energie von Lichtquanten nur teilweise aufnehmen. Ein im Innern des Körpers mit mit kinetischer Energie versehenes Elektron wird, wenn es die Oberfläche erreicht hat, einen Teil seiner kinetischen Energie eingebüßt haben. Außerdem wird anzunehmen sein, daß jedes Elektron beim Verlassen des Körpers eine (für den Körper charakteristische) Arbeit P zu leisten hat, wenn es den Körper verlässt. Mit der größten Normalgeschwindigkeit werden die unmittelbar an der Oberfläche normal zu dieser erregten Elektronen den Körper verlassen" In: Albert Einstein: Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt. In: Annalen der Physik. Band 322, Nr. 6, 1905, S. 132–148, doi:10.1002/andp.19053220607. Dort die Seite 13r3. Siehe auch Photoemission ↗