《金屬電子逸出功的測定》試驗指導(dǎo)與報告要求一、 電子放射1⑴、光電放射：靠光照耀金屬外表引起電子放射。⑵、熱電子放射：加熱金屬使其中大量電子抑制外表勢壘而逸出。⑶、二次電子放射：靠電子流或離子流轟擊金屬外表產(chǎn)生電子放射⑷、場效應(yīng)放射：靠外加強電場引起電子放射2、熱電子放射⑴、無線電電子學(xué)的根底⑵、真空管中從通電加熱的金屬絲陰極外表逸出電子的現(xiàn)象二、試驗?zāi)康暮鸵?、了解熱電子放射規(guī)律。2、把握逸出功的測量方法。2三、金屬電子逸出功的測定原理簡述1、真空二極管的構(gòu)造K通以電流I加熱f陽極A上加以正電壓，在連接這兩個電極的外電路中將有電流I 通過2、金屬電子逸出功a2、金屬電子逸出功⑴金屬中電子能量分布依據(jù)固體物理學(xué)中金屬電子理論，金屬中傳導(dǎo)電子的能量分布按費米 -狄拉克(Fermi-Dirac)分布，即：4π 3 1dN＝h3

(2m)2W2FF

稱費米能級。

dW W－WFekT ＋1e金屬-真空界面外表勢壘曲線(x為電子距離金屬外表的距離)E0EbEFeV⑵、依據(jù)費米-狄拉克能量分布公式，可以推導(dǎo)出熱電子放射公式，稱里查遜 -杜什曼(Richardson-Dushman)公式。

I＝AST2e

－eVkT式中：I-熱電子放射的電流強度(A)S-陰極金屬的有效放射面積(cm2)k-玻爾茲曼常數(shù)T-確定溫度eV-金屬的逸出功A-與陰極化學(xué)純度有關(guān)的系數(shù)3、肖脫基效應(yīng)I＝AST2e

－eΦkTI是不存在外電場時的陰極熱放射電流。無外場時，電子不斷地極加一正電壓，于是陽極和陰極之間形成一加速電場E，使電子加速飛向陽極。然而由于aE(Schottky)a效應(yīng)。4.392.30T1r4.392.30T1r2r1Uarln14.39 E4.39 EaI Iexpa

logIa

logI 式中a和0分別是加速電場為Ea和零時的陰極放射電流1和r2分別為陰極和陽極的半徑；Ua為陽極電壓。4、外延法求零場放射電流TIU1 1U~logIa a

T I6 65、查理遜直線法求逸出電勢 I 1

I 1做曲線log1, ,,log6, ,求斜率 T2 T T2 T【試驗內(nèi)容】

1 1 6 61、按圖接好線路，經(jīng)檢查無誤后，接通電源予熱10〔陽極+連1接線柱。陽極-6接線柱，燈絲電壓+3接線柱，--545接12接線柱〕2If(即對應(yīng)于不同的溫度T)0.50A0.05A測一次。If20，30，40，……，120Ia。留意，If

不能超過0.80A5發(fā)鐘，使陰極到達熱平衡。3、用單對數(shù)坐標(biāo)紙作lgI－

U直線，求出截距1gI，即求出不同電流II，查Ua a出對應(yīng)的溫度T。

0 f 04、作lgI －1直線。求直線的斜率Δ(lgI )/Δ(1

)。計算鎢的逸出功eφ。T2 T T2 T5、與公認值時e=4.54eV比較，作誤差分析。IfIf/A0.50Ua/V20304050607080901001101200.550.60I/a0.65μA0.700.75【數(shù)據(jù)處理】Ua1、lgIUaUaUa依據(jù)原始數(shù)據(jù)計算出不同If

下，lgI與a

1所示。Ua表1 不同I下lgI與 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(僅供參考)。Ua圖1lgI－ Uaa由上圖可讀出不同If

lgI－a

曲線的截距l(xiāng)gI2所示。UaUa表2 不同I對應(yīng)的lgII/AfI/Af0.500.550.600.650.700.75lgI/μA0lgI

知不同I

3所示。2、 T2－T曲線 f3標(biāo)準(zhǔn)二極管的加熱電流與溫度的關(guān)系I/Af0.500.550.600.650.700.75T/K172018001880196020402120I23中數(shù)據(jù)可得lg

1和對應(yīng)數(shù)據(jù)，如表4所示。T2 T下4I下

lgI 1f T2T

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

1—曲線，如圖2所示(僅供參考)。留意坐標(biāo)的標(biāo)度I 1圖留意坐標(biāo)的標(biāo)度I 1圖2lg －曲線0T2T由上圖可知斜率Δlg

I 1TT)/Δ(TT2

)=-22913.56，依據(jù)里查遜直線法可知逸出功eφ=Δ

I 1T2)/Δ(T

)/-5040= eV