金属电子逸出功测量实验报告

wordword11/17试验目的：了解有关热电子放射的根本规律。学习测定金属钨逸出功的理查逊直线法。进一步学习数据处理的方法。试验仪器：WF-2型金属电子逸出功测定仪和抱负〔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。试验内容与根本原理：真空二极管的阴极〔用被测金属钨丝做

Ia AAUa

的电子增多，使FI KEb

的电子数达 f

Uf3.11-4热电子放射电路图f电子到达可检测的数目，因此在阳极A未加正电压〔-4中U 0〕时，连接两个电极的外电路aI由理查逊-热西曼公式确定，有IAST2

e

(3.11.1)exp

kTA/(m2·K2)Sm2T为放射热电子的阴极确实定Kk为玻尔兹曼常数。此式显示出电子逸出功〔e〕对热电子放射的强弱有着打算性作用。将式两边除以T2,再取对数，得I e 1lg lgAS lgAS5.04103 〔3.11.2〕T2 2.30kT T此式显示lgIT2

与1成线性关系。如以lgIT

T

为横坐标作图，由直线斜率即可求出word电子的逸出电势和电子逸出功e。这样的数学处理方法叫理查逊直线法。I的测量Ea

Ea

的存在又会产生肖脱基效应，使阴极外表的势垒Eb

降低，电子逸出功减小，放射电流变大，因而测量得到的电流Ea的关系为

Ia

IIIa0.439 E aI Iexpaa T对上式取对数，曲线取直，有

lgIa

0.439 2.30T

a〔3.11.3〕通常把阴极和阳极做成共轴圆柱形，无视接触电位差和其它影响，如此加速电场可表示为UE rln(

a r和r/r)

为阳极电压〔图-4E

代入上a r 1 21 2 1式得

lgI

algI0.439

a1 U 〔3.11.4〕a 2.30T

rln(r1

/r) a1和a a成线性关系。假设以lgI以U

为纵坐标、aa为横坐标作

0 5 10 UaT5T4lgI T图，这些直线的延 32长线与纵坐标的交 T2T点为lgI如图5所 1示。求反对数，可 lgI

T5

Tia求出在肯定温度下I。

图3.11-5外推法求零场电流 -6试验电路图测量数据与数据处理：2/17wordword3/17依据图6连接好试验电路，接通电源，预热格外钟。调整抱负二极管灯丝电流I 在之间，每隔进展一次测量。假设阳极电流I 偏小或偏大，也f aIf144V一组阳极电流I 。a

表3.11.2 在不同阳极加速电压和灯丝温度下的阳极电流3.3.11.3中lgI U 图线。a a求出截距lgI

I(10-6A)aIf(A)(V)2536253649648110012114455555556202021212122222369707273747576782102132172202242272322355585695805916016136256373.11.4。4.依据表3.11.4，做出lgI 1

图线。由直线斜率求电子逸出电势，计算出逸出功e，并与T2 T公认值比较，计算相对误差。 表3.11.3数据的换算值lgIa

U(V)aT(103K)T(103K)lgIlgI1T

表3.11.4

I1表T2 T测量结果与试验结论直线斜率：m＝2.39104e＝eVe＝4.54eV；E=%分析争论：从测量结果来看，本试验的精度较高。也可以将灯丝电流调整到0A和0.80A分别测量在测量原理和