《金属电子逸出功的测定》实验指导与报告要求

《金属电子逸出功的测定》试验指导与报告要求一、 电子放射1⑴、光电放射：靠光照耀金属外表引起电子放射。⑵、热电子放射：加热金属使其中大量电子抑制外表势垒而逸出。⑶、二次电子放射：靠电子流或离子流轰击金属外表产生电子放射⑷、场效应放射：靠外加强电场引起电子放射2、热电子放射⑴、无线电电子学的根底⑵、真空管中从通电加热的金属丝阴极外表逸出电子的现象二、试验目的和要求1、了解热电子放射规律。2、把握逸出功的测量方法。2三、金属电子逸出功的测定原理简述1、真空二极管的构造K通以电流I加热f阳极A上加以正电压，在连接这两个电极的外电路中将有电流I 通过2、金属电子逸出功a2、金属电子逸出功⑴金属中电子能量分布依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(Fermi-Dirac)分布，即：4π 3 1dN＝h3

(2m)2W2FF

称费米能级。

dW W－WFekT ＋1e金属-真空界面外表势垒曲线(x为电子距离金属外表的距离)E0EbEFeV⑵、依据费米-狄拉克能量分布公式，可以推导出热电子放射公式，称里查逊 -杜什曼(Richardson-Dushman)公式。

I＝AST2e

－eVkT式中：I-热电子放射的电流强度(A)S-阴极金属的有效放射面积(cm2)k-玻尔兹曼常数T-确定温度eV-金属的逸出功A-与阴极化学纯度有关的系数3、肖脱基效应I＝AST2e

－eΦkTI是不存在外电场时的阴极热放射电流。无外场时，电子不断地极加一正电压，于是阳极和阴极之间形成一加速电场E，使电子加速飞向阳极。然而由于aE(Schottky)a效应。4.392.30T1r4.392.30T1r2r1Uarln14.39 E4.39 EaI Iexpa

logIa

logI 式中a和0分别是加速电场为Ea和零时的阴极放射电流1和r2分别为阴极和阳极的半径；Ua为阳极电压。4、外延法求零场放射电流TIU1 1U~logIa a

T I6 65、查理逊直线法求逸出电势 I 1

I 1做曲线log1, ,,log6, ,求斜率 T2 T T2 T【试验内容】

1 1 6 61、按图接好线路，经检查无误后，接通电源予热10〔阳极+连1接线柱。阳极-6接线柱，灯丝电压+3接线柱，--545接12接线柱〕2If(即对应于不同的温度T)0.50A0.05A测一次。If20，30，40，……，120Ia。留意，If

不能超过0.80A5发钟，使阴极到达热平衡。3、用单对数坐标纸作lgI－

U直线，求出截距1gI，即求出不同电流II，查Ua a出对应的温度T。

0 f 04、作lgI －1直线。求直线的斜率Δ(lgI )/Δ(1

)。计算钨的逸出功eφ。T2 T T2 T5、与公认值时e=4.54eV比较，作误差分析。IfIf/A0.50Ua/V20304050607080901001101200.550.60I/a0.65μA0.700.75【数据处理】Ua1、lgIUaUaUa依据原始数据计算出不同If

下，lgI与a

1所示。Ua表1 不同I下lgI与 UaII/AU1/2/faV1/24.475.486.327.077.758.378.949.4910.00 10.49 10.950.500.550.600.65aμAlgI/0.700.75Ua1IlgIUaf a

1所示(仅供参考)。Ua图1lgI－ Uaa由上图可读出不同If

lgI－a

曲线的截距lgI2所示。UaUa表2 不同I对应的lgII/AfI/Af0.500.550.600.650.700.75lgI/μA0lgI

知不同I

3所示。2、 T2－T曲线 f3标准二极管的加热电流与温度的关系I/Af0.500.550.600.650.700.75T/K172018001880196020402120I23中数据可得lg

1和对应数据，如表4所示。T2 T下4I下

lgI 1f T2T

的关系II/Af0.500.550.600.650.700.75T/×10-4K11lg(I/T2)/μ0A/K2由上表可作出lg

1—曲线，如图2所示(仅供参考)。留意坐标的标度I 1图留意坐标的标度I 1图2lg －曲线0T2T由上图可知斜率Δlg

I 1TT)/Δ(TT2

)=-22913.56，依据里查逊直线法可知逸出功eφ=Δ

I 1T2)/Δ(T

)/-5040= eV