文档介绍：:..增补实验:金属电子逸出功的测定【实验目的】,验证肖特基效应;,测量电子逸出电位。【实验原理】电了的逸出电位正是热电了发射的一个棊木物理参数。根据量子理论,原子内电子的能级是量子化的。在金属内部运动着的自由电子遵循类似的规律:1•金属中自由电了的能量是量了化的;,即各电了是不可区分的;。根据现代的量了论观点,金属中电了的能量分布服从费米■狄拉克分布。在绝对零度时,电子数按能量的分布曲线如图1屮的曲线(1)所示,此时电子所具有的最大动能为Wi,Wi所处能级乂称为费米能级。当温度升高时,电子能量分布曲线如图1中的曲线(2)所示,其中少数电子能量上升到比W高,并且电子数随能量以接近指数的规律减少。图2势能壁垒图由于金属表而存在一个厚约10,°米左右的电了•正电荷电偶层,阻碍电了从金属表面逸出。也就是说金属表面与外界之间有势能壁垒W。,如图2,因此电子要从金属屮逸出,必须具冇至少大于Wa的动能,即必须克服电偶层的阻力作功,这个功就叫电子逸出功,以Wo表示,显然W0=Wa-Wi=e0(poWo的常卅单位为电子伏特(eV),它表征要使处于绝对零度下的金属中具冇最人能虽的电了逸出金属表面所需要的给了的能虽。(P称为逸出电位,其数值等于以电子伏特表示的电子逸出功,单位为伏特(V)。有上述可知:热电子发射是用提高阴极温度的办法以改变电子的能量分布,,从而使动能人于Wa的电子数达到一可观测的人小。可见,逸出功的人小对热电子的发射强弱有决定性的作用。根据以上理论,可以推导出热电子发射的理查森■杜旭曼()公式Ie=AST2e'(e^/kT) (1)式中:k为热电子发射的电流强度,单位为安培;S为阴极金属的有效发射血积,?;T为热阴极绝对温度,单位为K;e°(p为阴极金属的逸出功,单位为电子伏特;k为波尔兹曼常数k=*10/(j*k);A为与阴极化学纯度札I关的系数。(1)式即为木实验的理论依据。从原则上看,似乎只要能测出式小有关的「S、A、及T等物理量,就可以求出逸出功eo(p的数值,请看下面的讨论。我们可以用理查森直线法(曲线取直)进行数据处理。将(1)式除以T彳,再取以10为底的常用对数,并将e()和k的数值带入得lg(Ie/T2)=lg(AS)-*103((p/T) (2)从(2)式可以看出,lg(Ie/T2)和(1/T)成线性关系。这样,以(1/T)和lg(Ie/T2)分别为横坐标、纵坐标,做出览(Ie/严)~(1/T)图线,由直线的斜率即可确定申。由于A和S对于某一固定的阴极來说是常数,故lg(AS)—项只改变直线的截距,而并不影响直线的斜率,这就避免了由于A与S不能准确确定对测定(p的影响。°的测虽如图3,在阴极与阳极之间接一灵敏电流计G,当阴极通一电流If吋,产生热电子发射,相应的冇发射电流Ic通过G。但是,当热电子不断从阴极发射出來飞往阳极的途中,必然形成空间电荷积累,这些空间电荷的电场必将阻碍后续的热电子飞往阳极,这就严重地影响发射电流的测量。为此,必须维持阳极电位高于阴极,即在