Έργο εξαγωγής

Τα μέταλλα αποτελούνται από θετικά ιόντα, τοποθετημένα συμμετρικά σε κρυσταλλικό πλέγμα. Στο εσωτερικό του μετάλλου υπαρχουν εγκλωβισμένα ελεύθερα ηλεκτρόνια δηλαδή ηλεκτρόνια που δεν ανήκουν στα ιόντα του μετάλλου. Πάνω σε αυτά ασκούνται δυνάμεις από τα θετικά ιόντα του κρυσταλλικού πλέγματος. Οι δυνάμεις αυτές έχουν τυχαίες διευθύνσεις και για αυτό μπορούμε να θεωρήσουμε ότι η συνολική δύναμη πάνω σε κάθε ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο είναι μηδέν. Ως αποτέλεσμα τα ηλεκτρόνια μπορουν να κινούνται ελεύθερα μέσα στο μέταλλο.

Όταν ένα από αυτά τα ηλεκτρόνια λόγω της ταχύτητάς του καταφέρει να απομακρυνθεί από το μέταλλο, πάνω του ασκούνται ελκτικές δυνάμεις από τα ιόντα του πλέγματος αλλά αυτή τη φορά η συνολική δύναμη είναι τέτοια που τείνει να επαναφέρει το ηλεκτρόνιο στην επιφάνεια του μετάλλου.

Για να μπορέσει ένα ηλεκτρόνιο να υπερνικήσει τις ελκτικές δυνάμεις και να διαφύγει οριστικά πρέπει να έχει αρκετή κινητική ενέργεια (σύμβολο ). Στις συνήθεις όμως συνθήκες η μέγιστη κινητική ενέργεια (σύμβολο ) των ελεύθερων ηλεκτρονίων δεν είναι αρκετή για να υπερνικηθούν οι ελκτικές δυνάμεις. Έτσι για να μπορέσει ένα ηλεκτρόνιο να διαφύγει χρειάζεται να του δοθεί με κάποιο τρόπο επιπλέον ενέργεια.

Η ελάχιστη ενέργεια που πρέπει να προσφερθεί σε ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο ώστε να μπορέσει να εγκαταλείψει οριστικά την επιφάνεια του μετάλλου ονομάζεται έργο εξαγωγής ή έργο εξόδου (σύμβολο ) του μετάλλου και είναι ένα μέγεθος χαρακτηριστικό για κάθε μέταλλο. Η ενέργεια μπορεί να προσφερθεί με θέρμανση του μετάλλου ή με φωτισμό της επιφάνειάς του με κατάλληλη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Τα εκπεμπόμενα ηλεκτρόνια ονομάζονται και φωτοηλεκτρόνια.

Φυσική στερεάς κατάστασης