金属电子逸出功的测量北京化工大学.ppt

金属电子逸出功的测量 北京化工大学 实验目的 掌握用里查逊直线法测定钨的逸出功； 了解热电子发射的基本规律； 学习避开某些不易测量常数而直接得到结果的实验方法； 学习测定电子荷质比的方法； 测定电子荷质比。 实验原理 根据电子从金属表面逸出提供能量的方式不同，电子发射可以分为光电子发射、热电子发射、二次电子发射、场效应发射四种类型。 本实验用加热金属，使热电子发射的方法测定金属的电子逸出功。 1、热电子发射公式 热电子发射遵循里查逊—杜什曼公式 （5-13-1） I0为热电子发射的电流强度； A为何阴极表面化学纯度有关的系数； S为阴极的有效发射面积； T 为发射热电子的阴极的绝对温度； k为玻尔兹曼常数。 原则上只要测出I0，A，S和T，就可以计算出逸出功。难点在于：A和S这两个量难以直接测定。 实验中采用里查逊直线法避开两个量的测量。 2、里查逊直线法 对（5-13-1） 式两边除以T2再取对数得： （5-13-2） 由上式可见，如果以 为横坐标，以 为纵坐标，从直线的斜率即可求出电子的逸出电位φ，从而求出逸出功e φ。这种方法叫做里查逊直线法。 思考：这种方法有什么好处？ 3、加速场外延法求零场电流 为了维持阴极发射的热电子能连续不断地飞向阳极，必须在阴极和阳极间外加一个加速电场Ea．在加速电场Ea的作用下，阴极发射电流Ia与Ea有如下的关系： 对上式取对数可得： 加速电场可以近似为： 3、加速场外延法求零场电流 合并上述二式可得： （5-13-3） 由上式可知，如果以 为横坐标，以 为纵坐标，此直线的截距为 。由此可求出一定温度下，加速电场为零时的发射电流I0 实验装置 W-III型金属电子逸出功测定仪； 理想二极管； 螺线管； 导线等 实验内容 熟悉仪器装置，正确连接电路，调整各旋钮使仪器处于测量安全状态。 接通电源预热10min。 调整理想二极管灯丝电流到0.550A。 调整理想二极管阳极电压分别为25v，36v，49v，64v，…，144v，分别测出各测对应的阴极电流Ia 改变理想二极管灯丝电流，每次增加0.050A，重复上述测量，直至0.750A。每改变一次灯丝电流预热5min。（思考：为什么？） 将数据填入下表 数据记录表格 数据处理 将不同灯丝电流和阳极电压时测得的阳极电流Ia、相应的阳极电压Va和灯丝电流Ia等值换算，做出不同温度下的 曲线，求出截距 。换算表格和图像如下： 数据处理 根据不同温度下得到的I0，计算并做出 曲线。由曲线斜率求出电子逸出功eφ。 将测量结果与标准值4.54eV比较，求出百分差。 参考数据：不同灯丝电流时灯丝的温度 灯丝电流If /A 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 灯丝温度T/103K 1.72 1.80 1.88 1.96 2.04 2.12 * *