Vakuumniveau

Das Vakuumniveau ist die potenzielle Energie eines Elektrons, das sich im Vakuum befindet. Es ist gleich dem Produkt des elektrostatischen Potenzials im Vakuum mit der Elektronenladung (negative Elementarladung).

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In der Atomphysik dient das Vakuumniveau als Bezugsniveau für die Angabe der Bindungsenergien der Elektronen; die Bindungsenergie ist demnach die minimal nötige Energie, um ein Elektron von einem gebundenen Zustand aus dem Atom oder Molekül auf das Vakuumniveau (ins Vakuum) zu bringen. Erhält das Elektron mehr Energie, bekommt es zusätzlich kinetischen Energie.

Bei elektrisch leitenden Festkörpern, z.B. Metallen, ist die Austrittsarbeit der Unterschied zwischen Vakuumniveau und Fermienergie. Die Fermienergie wird meist durch einen elektrischen Kontakt festgelegt; dadurch ergibt sich das Vakuumniveau.

Wenn der Raum frei von elektrischen Feldern ist, so ist das elektrostatische Potential und somit das Vakuumniveau räumlich konstant. Hingegen ergibt sich aus räumlichen Unterschieden des Vakuumniveaus ein Gradient des elektrostatischen Potenzials und somit ein elektrisches Feld. Daraus folgt auch, dass zwischen zwei mit einander verbundenen leitfähigen Körpern ein elektrisches Feld auftritt, wenn diese unterschiedliche Austrittsarbeiten haben. Dieses Phänomen wurde früher mit dem Begriff Kontaktspannung oder Kontaktpotenzial beschrieben.