金属电子逸出功的测量..docxVIP

金属电子逸出功的测量 陈柏宇材料物理 合作人：党帅  数据处理 数据收集如下： If(A) Ua (V) 25 36 49 64 81 100 121 144 I’S(μA) 0.575 27 28 29 29 30 30 31 31 0.600 52 53 54 55 56 57 58 59 0.625 95 97 98 100 102 104 106 107 0.650 169 172 175 178 181 184 187 191 0.675 292 297 303 308 314 319 324 331 0.700 487 495 504 513 522 530 539 547 0.725 793 807 822 838 852 865 879 896 0.750 1255 1278 1301 1325 1347 1368 1389 1417 表1 If、 做出 logIs~ 图4 logI 每条直线的拟合结果如下表： 表2 直线拟合数据表 拟合方程 相关系数 直线截距 截距误差 Y1=0.00833x+1.397 0.9419 1.397 ±0.018 Y2=0.00783x+1.677 0.9997 1.677 ±0.001 Y3=0.00762x+1.940 0.9946 1.940 ±0.005 Y4=0.00745x+2.191 0.9993 2.191 ±0.002 Y5=0.00768x+2.427 0.9990 2.427 ±0.002 Y6=0.00728x+2.651 0.9992 2.651 ±0.002 Y7=0.00751x+2.862 0.9990 2.862 ±0.002 Y8=0.00741x+3.062 0.9990 3.062 ±0.002 根据表中数据可知，除了If =0.575A时的Y1，其余的都保持非常高的拟合程度，整体拟合度都很高。 每条直线的截距即不同灯丝温度下零场热发射电流IS的对数，所以IS=10d 根据T=920+1600If 做出log?(IsT2 表3 log?(IsT2 灯丝电流 I 灯丝温度/T 1/T 发射电流 I log?( 0.575 1840 0.000543 2.4946E-05 -11.1326 0.600 1880 0.000532 4.7534E-05 -10.8713 0.625 1920 0.000521 8.7096E-05 -10.6266 0.650 1960 0.00051 0-10.3935 0.675 2000 0.0005 0.0002673 -10.1751 0.700 2040 0.00049 0-9.96826 0.725 2080 0.000481 0-9.77413 0.750 2120 0.000472 0-9.59067 图5 log?(IsT2 根据公式：lg 可得斜率：K=-5039*φ=-21490±390 则可得到逸出电位：φ=- 由此可以推出金属逸出功：W 钨丝逸出功国际公认值为4.54eV，实验值与其的相对偏差为6.16% 误差分析： 灯丝电流在0.575A时，测得热电子发射电流较小，存在偏差，拟合度较差。又因为实验仪器量程，无法测得灯丝电流为0.775A时的热电子发射电流，所以在拟合log?(IsT2 读取实验数据时，由于仪器原因，数据存在跳动，导致数据不够准确。 可能灯丝加热时间不够。 思考题： 本实验中需要测量哪些物理量？为什么？ 答：需要测量在外电场下的电子逸出电流I’s，已知阳极电压、钨丝电流。根据T=920+1600If，由钨丝电流算得灯丝温度，根据logIs~Ua拟合得到零场发射电流Is。根据 实验中如何测量阴极与阳极的电位差 答：实验中通过利用电压表一端连接补偿电极，另一端接阴极来测量Ua，由此测 得阴极与阳极的电位差。 实验中如何稳定温度 答：实验开始时需要使灯丝预热10分钟；测量时，每次转换灯丝电流都要等待几分钟，直到灯丝电流不再变化；测量时应按灯丝电流增大方向进行。 拓展实验 If=0.700A，阳极电压Ua，阳极电流Ia(μA) 表4 不同阳极电压下的Ia U U U U I I I I I I I I I I I I I I I I 0 352 161 212 0 423 178 272 0 454 197 281 0 468 222 219 50 354 163 200 50 423 182 239 50 454 200 257 100 468 226 189 70 353 165 187 90 422 186 207 90 454 202 233 158 472 230