導体から自由電子が放出されるエネルギー

質問

導体の境界面に垂直に電界を加え、電界の強さを徐々に大きくするとある強さを超えると導体から自由電子が飛び出します。更に、電界を強くすると電界の強さの増加に比例して飛び出す自由電子の量は、増加します。ってのは、正しいのでしょうか？(とりあえず、閉じた電路の一部分が切れていてその間が真空だとしてください)
また、空間に独立して漂う導体に同じように電界を加えた場合、導体から自由電子が損失していくことになるのでしょうか？外部からの補給がなければ放出されないのでしょうか？放出後の導体はプラスに帯電することになるのでしょうか？(電子分極による帯電と同じ現象が生じる)
質問が支離滅裂ですみませんが、宜しくお願い致します。

回答No.2

endlessriver · ベストアンサー

電子放出について検索したところやはり、昔とはだいぶようそうがかわっています。現在はどのような分野で研究されているか不明です。

昔は物性物理学の本や電子管工学の本で勉強した程度です。
下記のサイトの参考文献が昔のイメージに近いようです。
http://www.exp.t.u-tokyo.ac.jp/seap/experiment/D2.html

多分、現象の説明や応用の範囲では量子電磁気学までいかないように思います。

ちょっとヒットしたサイト。表面エネルギーの説明
http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/qa_a44.htm

回答No.1

endlessriver

昔のことでうろ覚えですが。いろんな教科書もいま残っているかどうか。
１．電界の強さに比例して電子が飛び出してきます。はじめは空間電荷効果による制限、あとはいくら電界を強くしても飽和します。
・金属の表面には結晶格子モデルによる電気的障壁があります（1/rのポテンシャルを並べると両端以外の重なり部分のポテンシャルが下がる）。
・金属の自由電子は温度に依存した運動エネルギー分布を持ちこの障壁を越えるエネルギーをもった電子が飛び出てきます（これが飽和電流を決めます）。
・電界を強くすると金属表面の障壁が小さくなり、電子が飛び出し安くなります（あまりに強いとトンネル効果が働きます）。
・金属表面の障壁（興味深い理論モデルがある）は物質により色々異なり小さいものがエミッター（通常は表面加工をして）として利用されています。

２．電子放出するとき閉回路を形成しないと帯電して、当然、電子放出はできなくなるはずです。
・宇宙空間では電子ビーム兵器は使えんとむかし思ったものです。

補足

早速のご指導ありがとう御座います。
難しいことを数式を使わず判りやすく説明頂きありがとう御座います。このような、内容を勉強するには量子電磁気学になるのですか？