《金属电子逸出功的测定》实验指导与报告要求1

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1、《金属电子逸出功的测定》实验指导与报告要求一、电子发射1、电子发射的分类：(1)、光电发射：靠光照射金属表面引起电子发射。(2)、热电子发射：加热金属使其中大量电子克服表面势垒而逸出。(3)、二次电子发射：靠电子流或离子流轰击金属表而产生电子发射(4)、场效应发射：靠外加强电场引起电子发射2、热电子发射(1)、无线电电子学的基础(2)、真空管中从通电加热的金属丝阴极表面逸出电子的现象二、实验目的和要求1、了解热2、掌握逸出功的测量方法。2、学习一种数据处理方法。V三、金属电子逸出功的测定原理简述1、真空二极管的结构a)阴极K通以电流&加热b)阳极4

2、上加以正电压，在连接这两个电极的外电路中将有电流/。通过1灯丝电流If2、金属电子逸出功⑴金属中电子能量分布根据固体物理学中金属电子理论，金属中传导电子的能量分布按费米-狄拉克(Femzf-DZrac)分布，即:dN~dW4n---7(2m)2W2h+1式中W/7称费米能级。C)金属-真空界而表而势垒曲线(X为电子距离金属表而的距离｝d)逸出功定义：£0=Eb-EF=eV⑵、根据费米-狄拉克能量分布公式，可以推导出热电子发射公式，称里查逊-杜什曼(RicharcLson-Dushmari)A_eVf=AST2e~kT式巾：/-热电子发射的电流强度(

3、A)S-阴极金属的有效发射面积(cn?)玻尔兹曼常数T-绝对温度eV-金属的逸岀功A_与阴极化学纯度科关的系数接线工作/接线板3、肖脱基效应e式中的，是不存在外电场时的阴极热发射电流。无外场时，电子不断地从阴极发射出来，在飞叫阳极的途屮，必然形成空间电荷，空间电荷在阴极附近形成的电场，正好阻止热电子的发射，这就严重地影响发射电流的测量。为了消除空间电荷的影响，在阳极加•一正电压，于是阳极和阴极之间形成•一加速电场使电子加速飞向阳极。然而由于^的存在，使明极发射电子得到助力，发射电流较无电场时大。这一现象称肖特基(Sdwf攻V)效应。根据二极管

4、理论，考虑到阴极和阳极共轴，且是园柱形，并忽略接触电势差和其它影响,可推得式中4和A,分别是加速电场为&和零时的阴极发射电流川和~分别为阴极和阳极的半径;%为阳极电压。4、外延法求零场发射屯流5、查理逊直线法求逸出电势里查逊一杜西曼公式做曲线图，士丄，求斜率【实验内容】、1、按图接好线路，经检查无误后，接通电源予热io分钟。（K1极+连1接线柱。hi极_连6接线柱，灯丝电压4•连3接线柱，--连5接线柱，安培表正极连4接线柱，负极连5接线柱，微安表正极连1接线柱，负极连2接线柱）2、取不同的灯丝电流々（即对应于不同的温度T）,从0.50A开始，每隔

5、0.05a测一次。对每一电流卜测阳极电压为20,30,40，……，120伏时的电流/„。注意，7/•不能超过0.80A,以延长二极管寿命。每改变一次电流值，要恒温5发钟，使阴极达到热平衡。3、用单对数坐标纸作lgl。一^直线，求出截距lg/o,即求出不同电流々下的‘查出对应的温度T。4、作lg-^—;J;直线。求直线的斜率A(lg-^)M(^)。计篇:钨的逸出功e小。T"TTT5、与公认值时e=4.54eV比较，作误差分析。【实验原始数据】If/Aua/v2()3()405()607080901001101200.50la/uANnnnnnnnnn

6、nnnnnnnnnnnnnO0.550.600.650.700.75【数据处理】1、igia—>7^7曲线根据原始数据计算出不同If下，1此与^的值，如表1所示。表1不同if下igia与^Ua的值If/AU，2/v,/24.475.486.327.077.758.378.949.4910.0010.4910.950.50().55lgVuA0.600.650.700.753^5-0>5一1T=2120KJ11lg=0<的7*sqrt

7、Jlg=01508^省?4_a__一一T=1800K；—w—-—一务0♦必0*?qrf♦495一111—10.50268sqrtandlg(Iaz3525121由表i巾的数据可做不同if下igk—K曲线，如图i所示（仅供参考）。图1lgla—曲线由上图可读出不同1,下lgla-沉曲线的截距lglu，如表2所示。表2不同If对应的lgl„If/A0.500.550.600.650.700.75lglo/A2、lg+

8、—曲线知不同If对应不同温度，如表3所示。表3标准二极管的加热电流与温度的关系If/A0.500.550.600.650.