文档介绍：大学物理实验报告
实验目的：
1. 了解有关热电子发射的基本规律。
2. 学****测定金属钨逸出功的理查逊直线法。
3. 进一步学****数据处理的方法。
实验仪器：
WF-2型金属电子逸出功测定仪和理想〔标准〕大学物理实验报告
实验目的：
1. 了解有关热电子发射的基本规律。
2. 学****测定金属钨逸出功的理查逊直线法。
3. 进一步学****数据处理的方法。
实验仪器：
WF-2型金属电子逸出功测定仪和理想〔标准〕二极管。逸出功测定仪主要包括二极管灯丝温度测量系统、专用电源、显示测量电压电流的数字电表。
实验内容与基本原理：
1. 热电子发射测量电子逸出功的基本原理
图热电子发射电路图
真空二极管的阴极〔用被测金属钨丝做成〕通以电流加热以提高阴极温度，温度的升高改变了金属钨丝内电子的能量分布，使动能大于的电子增多，使动能大于的电子数到达可观测的大小，使从金属外表发射出来的热电子到达可检测的数目，因此在阳极未加正电压〔-4中〕时，连接两个电极的外电路中也将会检测到有热发射电流〔称为零场电流〕通过。此零场电流强度由理查逊-热西曼公式确定，有
()
它就是热电子发射测量电子逸出功的基本原理公式。式中是和阴极外表化学纯度有关的系数〔单位为A/(m2·K2)〕，为阴极的有效发射面积〔单位为m2〕，为发射热电子的阴极的绝对温度〔单位为K〕，为玻尔兹曼常数。此式显示出电子逸出功〔〕对热电子发射的强弱有着决定性作用。
将式两边除以,再取对数，得
〔〕
此式显示与成线性关系。如以为纵坐标，为横坐标作图，由直线斜率即可求出电子的逸出电势和电子逸出功。这样的数学处理方法叫理查逊直线法。
2. 零场电流的测量
当热电子不断从阴极射出飞向阳极过程中形成空间电荷，空间电荷的电场阻碍后续的电子飞往阳极，这就严重地影响零场电流的测量。为了克服空间电荷电场的影响，使电子一旦逸出就能迅速飞往阳极，不得不在阳极和阴极之间加一个加速场。但是，的存在又会产生肖脱基效应，使阴极外表的势垒
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降低，电子逸出功减小，发射电流变大，因而测量得到的电流是在加速电场的作用下阴极外表发射电流,而不是零场电流。可以证明零场电流与的关系为
对上式取对数，曲线取直，有
〔〕
通常把阴极和阳极做成共轴圆柱形，忽略接触电位差和其它影响，则加速电场可表示为，其中和分别为阴极和阳极的半径，为阳极电压〔图-4〕。把代入上式得
〔〕
-6 实验电路图
-5 外推法求零场电流
0
5
10
此式是测量零级电流的基本公式。对于一定尺寸的二极管，当阴极的温度一定时，和成线性关系。如果以为纵坐标、以为横坐标作图，这些直线的延长线与纵坐标的交点为，如图5所示。求反对数，可求出在一定温度下的零场电流。
测量数据与数据处理：
1. 按照图6连接好实验电路，接通电源，预热十分钟。
2. 调节理想二极管灯丝电流在之间，每隔进行一次测量。如果阳极电流偏小或偏大，也可适当增加或降低灯丝电流。对应每一灯丝电流，在阳极上加上25V，36V，49V，64V，…，144V电压，各测出一组阳极电流
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。，。
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(V)
(10-6A)
(A)
表在不同阳极加速电压和灯丝温度下的阳极电流
3. ，作出图线。求出截距，即可得在不同阴极温度时的零场热电子发射电流，。
-
表数据的换算值
(103K)
4. ，做出图线。由直线斜率求电子逸出电势，计算出逸出功，并与公认值 eV比较，计算相对误差。