일함수 문서 원본 보기

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'''일함수'''({{lang|en|work function}})는 [[응집물질물리학]]에서 어떤 고체의 표면에서 한 개의 전자를 고체 밖으로 빼내는 데 필요한 에너지다. [[전도띠]]가 있는 고체의 특징 중 하나다.

== 광전 효과에서의 일함수 ==
[[광전 효과]]에서는, 물체가 [[광자]]를 흡수함으로써 전자 전이가 일어난다. 광자의 에너지가 물질의 일함수보다 크다면 광전자 방출이 일어나 전자가 표면으로부터 자유롭게 될 것이다. 과도한 광자 에너지는 전자에게 [[운동에너지]] 또한 줄 것이다. 광전효과에서의 일함수는 다음과 같다.
:<math> \phi = h f_0 </math>
여기서 <math> h </math>는 [[플랑크 상수]],<math> f_0 </math>는 한계 진동수(광전 효과에 필요한 광자의 최소 진동수)이다.

== 열전자 방출에서의 일함수 ==
[[열전자 방출]]과
일함수는 열전자 방출 이론에서도 중요하다. 광전 효과와는 달리, 열전자 방출 이론에서는 광자 대신 열을 이용해 전자를 방출한다. 리처드슨의 법칙에 따르면 다음 등식이 성립한다.
:<math> J = A T^2 e^{-W \over k T} </math>
여기서 <math> J </math>는 [[전류 밀도]], <math> T </math>는 절대 온도, <math> W </math>는 일함수, <math> k </math>는 [[볼츠만 상수]]이며, <math> A </math>는 '''리처드슨 상수'''({{lang|en|Richardson constant}})인데, 그 값은 다음과 같다.
:<math> A = {4 \pi m k^2 e \over h^3} = 1.20173 \times 10^6 Am^-2 K^-2 </math>
<math>m</math>은 전자의 질량, <math> e </math>는 [[기본 전하]], <math> h </math>는 [[플랑크 상수]]이다. 열전자 방출은 뜨겁고 음으로 대전된 [[음극]]에서 전자를 방출시키는데, 이것은 전구의 작동에 매우 중요하다. [[백열등]] [[필라멘트]]에 쓰이는 텅스텐은 일함수가 약 <math> 4.5eV </math>인데, 산화물로 코팅함으로써 줄일 수 있다.

== 원소의 일함수 ==
순수 원소의 일함수는 다음과 같다.<ref>CRC Handbook of Chemistry and Physics version 2008, p. 12-114.</ref> 단위는 [[전자볼트]](eV)이다.
{| class="wikitable"
|-
! 원소
! 일함수/eV
! 원소
! 일함수/eV
! 원소
! 일함수/eV
! 원소
! 일함수/eV
! 원소
! 일함수/eV
|-
|align="right" |[[은|Ag]]
|4.52 – 4.74
|align="right" |[[알루미늄|Al]]
|4.06 – 4.26
|align="right" |[[비소|As]]
|3.75
|align="right" |[[금|Au]]
|5.1 – 5.47
|align="right" |[[붕소|B]]
|~4.45
|-
|align="right" |[[바륨|Ba]]
|2.52 – 2.7
|align="right" |[[베릴륨|Be]]
|4.98
|align="right" |[[비스무트|Bi]]
|4.34
|align="right" |[[탄소|C]]
|~5
|align="right" |[[칼슘|Ca]]
|2.87
|-
|align="right" |[[카드뮴|Cd]]
|4.08
|align="right" |[[세륨|Ce]]
|2.9
|align="right" |[[코발트|Co]]
|5
|align="right" |[[크로뮴|Cr]]
|4.5
|align="right" |[[세슘|Cs]]
|2.14
|-
|align="right" |[[구리|Cu]]
|4.53 – 5.10
|align="right" |[[유로퓸|Eu]]
|2.5
|align="right" |[[철|Fe]]
|4.67 – 4.81
|align="right" |[[갈륨|Ga]]
|4.32
|align="right" |[[가돌리늄|Gd]]
|2.90
|-
|align="right" |[[하프늄|Hf]]
|3.9
|align="right" |[[수은|Hg]]
|4.475
|align="right" |[[인듐|In]]
|4.09
|align="right" |[[이리듐|Ir]]
|5.00 – 5.67
|align="right" |[[칼륨|K]]
|2.29
|-
|align="right" |[[란타넘|La]]
|3.5
|align="right" |[[리튬|Li]]
|2.93
|align="right" |[[루테튬|Lu]]
|~3.3
|align="right" |[[마그네슘|Mg]]
|3.66
|align="right" |[[망가니즈|Mn]]
|4.1
|-
|align="right" |[[몰리브데넘|Mo]]
|4.36 – 4.95
|align="right" |[[나트륨|Na]]
|2.36
|align="right" |[[나이오븀|Nb]]
|3.95 – 4.87
|align="right" |[[네오디뮴|Nd]]
|3.2
|align="right" |[[니켈|Ni]]
|5.04 – 5.35
|-
|align="right" |[[오스뮴|Os]]
|5.93
|align="right" |[[납|Pb]]
|4.25
|align="right" |[[팔라듐|Pd]]
|5.22 – 5.6
|align="right" |[[백금|Pt]]
|5.12 – 5.93
|align="right" |[[루비듐|Rb]]
|2.261
|-
|align="right" |[[레늄|Re]]
|4.72
|align="right" |[[로듐|Rh]]
|4.98
|align="right" |[[루테늄|Ru]]
|4.71
|align="right" |[[안티모니|Sb]]
|4.55 – 4.7
|align="right" |[[스칸듐|Sc]]
|3.5
|-
|align="right" |[[셀레늄|Se]]
|5.9
|align="right" |[[규소|Si]]
|4.60 – 4.85
|align="right" |[[사마륨|Sm]]
|2.7
|align="right" |[[주석 (원소)|Sn]]
|4.42
|align="right" |[[스트론튬|Sr]]
|~2.59
|-
|align="right" |[[탄탈럼|Ta]]
|4.00 – 4.80
|align="right" |[[테르븀|Tb]]
|3.00
|align="right" |[[텔루륨|Te]]
|4.95
|align="right" |[[토륨|Th]]
|3.4
|align="right" |[[타이타늄|Ti]]
|4.33
|-
|align="right" |[[탈륨|Tl]]
|~3.84
|align="right" |[[우라늄|U]]
|3.63 – 3.90
|align="right" |[[바나듐|V]]
|4.3
|align="right" |[[텅스텐|W]]
|4.32 – 5.22
|align="right" |[[이트륨|Y]]
|3.1
|-
|align="right" |[[이테르븀|Yb]]
|2.60
|align="right" |[[아연|Zn]]
|3.63 – 4.9
|align="right" |[[지르코늄|Zr]]
|4.05
|
|
|
|
|-
|}

== 각주 ==
{{각주}}

== 같이 보기 ==
* [[전자 친화도]]

== 외부 링크 ==
* {{언어링크|en}} [https://web.archive.org/web/20110815205823/http://etd.lib.ttu.edu/theses/available/etd-07132007-161825/unrestricted/Vela_Russell_Thesis.pdf Work function of polymeric insulators (Table 2.1)]
* {{언어링크|en}} [https://web.archive.org/web/20120629102537/http://www3.ntu.edu.sg/home/ecqsun/rtf/SSC-WF.pdf Work function of diamond and doped carbon]
* {{언어링크|en}} [http://www.pulsedpower.net/Info/WorkFunctions.htm Work functions of common metals]
* {{언어링크|en}} [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/tables/photoelec.html Work functions of various metals for the photoelectric effect]
{{전거 통제}}

[[분류:응집물질물리학]]
[[분류:물리학 개념]]
[[분류:진공관]]