钨的逸出功实验报告(共8篇).docVIP

钨的逸出功实验报告(共8篇) 钨的逸出功实验数据处理 数据处理 1.不同灯丝电压和极板电压时测得的阳极电流值 2.不同灯丝温度时的lgI和V0.5的换算值 3.不同灯丝温度时的零场电流以及lg(I0/T2)-1/T的换算值 lgI-U0.5图形 lg(I0/T2)-1/T图形 y = -26585x - 0.0163，斜率为-26585， 1/T由图知，趋势线的方程为 eU 由lg(I/T)=BS-2.30kT 2 1 =lg(BS)-5.04×10U得， T 3 金属钨的逸出功为W钨逸出 26585= 5040 5.27-4.54 =5.27eV，相对误差，×100%=16.08%。 4.54 篇二：金属电子逸出功测量实验报告 篇三：逸出功实验报告 逸出功的测量 电22李自帅 2012010916 摘要:本文对逸出功测量实验进行了原理分析，实验数据的处理。详细介绍了实验的原理以及数据处理方式。 关键词：逸出功测量数据处理 一、实验目的 1.用里查孙直线法测定阴极材料（钨）的电子逸出功。 2.通过实验了解热电子发射的规律和掌握逸出功的测量方法。 二、实验原理 根据量子论，原子内电子的能 级是量子化的。在金属内部运动着 的自由电子遵循类似的规律：①金 属中自由电子的能量是量子化的； ②电子具有全同性；③能级的填充 状态要符合泡利不相容原理。在热力学零度及高温时，电子数按能量分布的曲线图1中的曲线①所示。当温度升高时，电子数按能量分布的曲线图1中的曲线②所示， 少数电子能量上升到比之前的最大动能 Wi还要高，并且电子数以接近于指数的规律减少。 由于金属与真空之间有位能壁垒Wa，如图2所示， 因此电子要从金属中逸出，必须具有大于Wa的动能。W0=Wa-Wi即为逸出功。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，使动能大于Wi的电子增多，从而使动能大于Wa的电子数达到一可观测的大小，这时动能大于Wa的电子就有可能从金属发射出来。可见，逸出功的大小对热电子发射的强弱有决定性的作用。 根据以上理论，可以推导出关于热电子发射的里查孙－德西曼公式： 2?(Wa?Wi)/kTJe?2(1?Re)ATe1 式中Je为单位面积的发射电流，Wa-Wi为该金属的逸出功，A1为普适常数。 若令2(1-Re)A1=A，可得发射电流Ie的公式： Ie?AST2e?e0?/kT 此式即为本实验的理论依据。原则上看，似乎只要能测定式中有关的量Ie，A，S及T，就可以求出逸出功e0?的数值，实则不然。 三、测量及数据处理 1. A与S两个量的处理 A这个量直接与金属表面对发射电子的反射系数有关，反射系数又与金属表面的化学春都有关系；另外由于金属表面是粗糙的，计算出的阴极发射面积与实际的有效面积S也可能有差异，所以这两个量难以测量，甚至无法测定。 故将上式除以T再取以10为底的常用对数，并以国际单位制并将e0和k的数值代入，可得 lgIe3??lgAS?5.039?10??T2T 222由此可以看出，lg(Ie/T)和1/T成线性关系，若以lg(Ie/T)和1/T 分别作为纵坐标和横坐标，作图后由直线的斜率即可定出?。由于A与S对某一固定材料的阴极来说是常数，故lg(AS)一项只改变lg(Ie/T2)-1/T直线的截距，而不影响直线的斜率，这就避免了由于A和S不能准确测定以致影响确定ф的困难，此方法叫里查孙直线法。 2. 发射电流Ie的测量 当电子不断从阴极发射出来飞往阳极的途中，所形成的空间电荷电场必将阻碍后续电子飞往阳极。为此，需维持阳极电位高于阴极，即在阳极于阴极之间外加一个加速场，使电子一旦逸出，就能迅速飞往阳极。下图为测量Ie的示意图。 但由于外加电场Ea的存在，就不能不影响热电子的发射，即出现肖特基效应。所谓肖特基效应，是指在热电子发射过程中受到阳极加速电场的影响，使电子从阴极发射出来时将得到一个助力，因而增加了电子发射的数量。增加后的值自然不是真正的Ie值，而必须作相应的处理。 通常，在加速场Ea的作用下，阴极发射电流I’e与Ea有如下的关系： Ie#39;?IeeT 取以10为底的对数，并把阳极作成圆柱形，与阴极共轴，则有： 式中r1r2分别为阴极和阳极的半径，Ua为阳极典雅，Ua’为接触电位差及其他原因引起的电位差，一般情况下Ua〉〉Ua#39;，故上式可写为： lgIe#39;?lgIe 由上式得，在阴极温度一定的情况下， 值较大时）。可画出在不同阴极温度下的 其外推至 Ua?0lgIe#39;（UalgIe#39;并将时的lgIe#39;即为lgIe，由此可定出所需要的Ie值。至此，解决了Ie的测量问题。