文档介绍：实验金属电子逸出功的测定金属电子逸出功(或逸出电位)的测定实验,综合性地应用了直线测量法、外延测量法和补偿测量法等多种基本实验方法。在数据处理方面,有比较独特的技巧性训练。因此, 这是一个比较有意义的实验。在国内外,已为许多高等学校所采用。拓展实验Ⅰ用磁控法测量电子比荷Ⅱ测量热电子发射的速率分布规律实验目的 1. 用里查孙直线法测定金属(钨)电子的逸出功。 2. 学****直线测量法、外延测量法和补偿测量法等多种实验方法。 3. 学****一种新的数据处理的方法。实验原理若真空二极管的阴极( 用被测金属钨丝做成) 通以电流加热, 并在阳极上加以正电压时,在连接这两个电极的外电路中将有电流通过,如图 1 所示。这种电子从热金属发射的现象,称热电子发射。从工程学上说,研究热电子发射的目的是用以选择合适的阴极材料,这可以在相同加热温度下测量不同阴极材料的二级管的饱和电流,然后相互比较,加以选择。但从学****物理学来说, 通过对阴极材料物理性质的研究来掌握其热电子发射的性能,这是带有根本性的工作,因而更为重要。图1 ⒈热电子发射公式 1911 年里查孙提出了之后又经受住了 20 年代量子力学考验的热电子发射公式( 里查孙定律)为???????? kT e AST I ? exp 2 (1) 式中?e 称为金属电子的逸出功(或称功函数) ,其常用单位为电子伏特( eV ) ,它表征要使处于绝对零度下的金属中具有最大能量的电子逸出金属表面所需要给予的能量。?称逸出电位,其数值等于以电子伏特为单位的电子逸出功。可见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,使其中一部分电子的能量, 可以克服阴极表面的势垒 bE , 作逸出功从金属中发射出来。因此, 逸出功?e 的大小,对热电子发射的强弱,具有决定性作用。式中 I —热电子发射的电流强度,单位为安培 A —和阴极表面化学纯度有关的系数,单位为安培·米-2·开-2 S —阴极的有效发射面积,单位为米 2T —发射热电子的阴极的绝对温度,单位为开 k —玻尔兹曼常数, k = × 10 - 23 焦耳·开-1 根据( 1 )式,原则上我们只要测定 I 、A 、S 和T 等各量,就可以计算出阴极材料的逸出功?e 。但困难在于 A 和S 这两个量是难以直接测定的,所以在实际测量中常用下述的里查孙直线法,以设法避开 A 和S 的测量。⒉里查孙直线法具体的做法是将( 1 )式两边除以 2T ,再取对数得 kT e AS T log log 2???T AS 110 log 3????(2) 从( 2 )式可见, 2T I log 与T 1 成线性关系。如以 2 log T I 为纵坐标,以 T 1 为横坐标作图,从所得直线的斜率, 即可求出电子的逸出电位?, 从而求出电子的逸出功?e 。该方法叫里查孙直线法。其特点是可以不必求出 A 和S 的具体数值,直接从 I 和T 就可以得出?的值,A 和S 的影响只是使 2 log T I ~T 1 直线产生平移。这是多么巧妙的一种处理方法! ⒊从加速电场外延求零场电流为了维持阴极发射的热电子能连续不断地飞向阳极,必须在阴极和阳极间外加一个加速电场 aE 。然而由于 aE 的存在会使阴极表面的势垒 bE 降低,因而逸出功减小,发射电流增大,这一现象称为肖脱基效应。