Электроны в любом твердом теле не свободные частицы, они находятся в потенциальной яме и их энергия квантуется.
В отличие от диэлектриков и полупроводников, где нет свободных электронов, в металлах электроны, занимая все нижележащие уровни вплоть до уровня Ферми, наделенные эффективной массой, считаются практически свободными в пределах металла.
Но самостоятельно из металла они не могут выбраться, нужна дополнительная энергия º работа выхода электрона из металла А вых.
Если дополнительную энергию сообщают путем облучения металла электромагнитным излучением и при 
электроны покидают металл – это внешний фотоэффект.
А если дополнительную энергию сообщают путем подведения тепла (нагревания металла), тогда, если 
, то электроны тоже могут покидать металл.
Явление вырывания электронов с поверхности металлов при их нагревании называется термоэлектронной эмиссией.
 |
Т. к. W вылетевших электронов 
, тогда функцию распределения Ферми-Дирака можно записать
Т. о. для вылетевших электронов вырождение снижается и они становятся классическими частицами и описываются функцией распределения Максвелла-Больцмана.
несколько эВ (табл.)
Тогда при Т = 300 К 
0,026 эВ ® 
,
а при Т = 3000 К 
, тогда 
, а это уже заметный ток.
Термоэмиссия находила и находит широкое применение в различных электронных устройствах (ЭЛТ, электронные пушки и т. п.).
Контакт двух металлов
Законы Вольта:
1) При контакте двух проводников из разных металлов между ними возникает контактная разность потенциалов, которая зависит только от химического состава металлов и их температуры.
2) Разность потенциалов между концами электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных металлических проводников, находящихся при одинаковой температуре, не зависит от химического состава промежуточных проводников, а определяется лишь разностью потенциалов, возникающей при непосредственном контакте крайних проводников.
Классическая физика объяснить смогла только 2-й закон Вольта:
.
Только квантовая физика дала объяснение первого закона Вольта.
 |
Т. к. уровни Ферми в разных металлах находятся на разной высоте, то возникает внутренняя контактная разность потенциалов
Это при контакте металлов приводит к диффузии электронов ® уровень Ферми выравнивается и возникает внешняя контактная разность потенциалов.
Эффект Зеебека
В 1823 г. немецкий физик Зеебек установил, что в цепи, состоящей из 2-х разнородных проводников 1 и 2
 |
возникает ЭДС, если контакты этих проводников поддерживаются при различных температурах Т 1 и Т 2.
Эта ЭДС называется термо-ЭДС.
Как показывает опыт, в относительно узком интервале температур она ~ разности температур контактов:
Коэффициент пропорциональности:
называется дифференциальной или удельной термо-ЭДС.
Она зависит от природы соприкасающихся проводников и разности температур их спаев.
Физический смысл с: она равна 
при разности температур контактов (спаев) = 1 К.
Долгое время эффект Зеебека применялся лишь в измерительных целях.
Помещая один спай термопары в термостат с постоянной температурой, другой в исследуемую среду, можно по возникающей определить температуру среды!
Т. о. удается весьма просто, надежно и с достаточно большой степенью точности измерять температуру в широком диапазоне.