金屬電子逸出功測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告_圖文

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.了解有關(guān)熱電子發(fā)射的基本規(guī)律。2.學(xué)習(xí)測(cè)定金屬鎢逸出功的理查遜直線法。3.進(jìn)一步學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理的方法。實(shí)驗(yàn)儀器：WF2型金屬電子逸出功測(cè)定儀和理想（標(biāo)準(zhǔn)）二極管。逸出功測(cè)定儀主要包括二極管燈絲溫度測(cè)量系統(tǒng)、專用電源、顯示測(cè)量電壓電流的數(shù)字電表。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與基本原理：1.熱電子發(fā)射測(cè)量電子逸出功的基本原理真空二極管的陰極（用被測(cè)金屬鎢絲做成）通以電流加熱以提高陰極溫度，溫度的升高改變了金屬鎢絲內(nèi)電子的能量分布，使

2、動(dòng)能大于的電子增多，使動(dòng)能大于的電子數(shù)達(dá)到可觀測(cè)的大小，F(xiàn)EbE使從金屬表面發(fā)射出來的熱電子達(dá)到可檢測(cè)的數(shù)目，因此在陽極未加正電壓（圖3.114中）時(shí)，連接兩個(gè)電極的外電路中A0aU?也將會(huì)檢測(cè)到有熱發(fā)射電流（稱為零場(chǎng)電流）通過。此零場(chǎng)電流I強(qiáng)度由理查遜熱西曼公式確定，有I(3.11.1)????????kTeASTI?exp2它就是熱電子發(fā)射測(cè)量電子逸出功的基本原理公式。式中是和陰極表面化學(xué)純度有關(guān)的系A(chǔ)數(shù)（單位為A(m2K2)），為

3、陰極的有效發(fā)射面積（單位為m2），為發(fā)射熱電子的陰極的絕ST對(duì)溫度（單位為K），為玻爾茲曼常數(shù)。此式顯示出電子逸出功（）對(duì)熱電子發(fā)射的強(qiáng)弱ke?有著決定性作用。將3.11.1式兩邊除以再取對(duì)數(shù)，得2T（3.11.2）TASkTeASTI11004.5lg30.2lglg32???????此式顯示與成線性關(guān)系。如以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)作圖，由直線斜率即可求2lgTIT12lgTIT1出電子的逸出電勢(shì)和電子逸出功。這樣的數(shù)學(xué)處理方法叫理查遜直

4、線法。??e2.零場(chǎng)電流的測(cè)量I當(dāng)熱電子不斷從陰極射出飛向陽極過程中形成空間電荷，空間電荷的電場(chǎng)阻礙后續(xù)的電子飛往陽極，這就嚴(yán)重地影響零場(chǎng)電流的測(cè)量。為了克服空間電荷電場(chǎng)的影響，使電子一旦逸出就能迅速飛往陽極，不得不在陽極和陰極之間加一個(gè)加速場(chǎng)。但是，的存在又會(huì)產(chǎn)aEaE生肖脫基效應(yīng)，使陰極表面的勢(shì)壘降低，電子逸出功減小，發(fā)射電流變大，因而測(cè)量得到bE的電流是在加速電場(chǎng)的作用下陰極表面發(fā)射電流而不是零場(chǎng)電流?？梢宰C明零場(chǎng)電流aEaIIμ

5、AAfUaUaIfIK圖3.114熱電子發(fā)射電路圖大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告3.根據(jù)表3.11.3中的數(shù)據(jù)，作出圖線。lgaaIU:求出截距，即Ilg可得在不同陰極溫度時(shí)的零場(chǎng)熱電子發(fā)射電流，并換I算至表3.11.4。4.根據(jù)表3.11.4，做出圖21lgITT:線。由直線斜率求電子逸出電勢(shì)，計(jì)算出逸出功，?e并與公認(rèn)值4.54eV比較，計(jì)算相對(duì)誤差。測(cè)量結(jié)果及實(shí)驗(yàn)結(jié)論直線斜率：m＝；逸出功：＝4.74eV；逸出功公認(rèn)值：＝4.54eV；4103

6、9.2??e?e相對(duì)誤差E=4.4%25364964811001211440.55555555560.6020202121212222230.6569707273747576780.702102132172202242272322350.75558569580591601613625637(V)aU(106A)aI(A)fI表3.11.2在不同陽極加速電壓和燈絲溫度下的陽極電流5.06.07.08.09.010.011.012.01.8

7、01.805.315.315.315.315.315.315.315.231.881.884.704.704.684.684.684.664.684.641.961.964.164.1554.1534.1374.1314.1254.1194.1082.042.043.6783.6723.6643.6583.6503.6443.6353.6292.122.123.2543.2453.2373.2293.2223.2133.2053.196