金属电子逸出功的测量

1、热电子发射公式
• 热电子发射遵循里查逊—杜什曼公式 e 2 （5-13-1） I 0 AST exp( ) kT
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。
• 加速电场可以近似为： Ea
Va r1 ln r2 r1
3、加速场外延法求零场电流
• 合并上述二式可得：
0.439 lg I a lg I 0 2.30T 1 r2 r1 ln r1 Va
（5-13-3）
• 由上式可知，如果以 Va 为横坐标，以 lg I a 为纵坐标，此直线的截距为 lg I0 。由此 可求出一定温度下，加速电场为零时的发 射电流I0
2、里查逊直线法
• 对（5-13-1） 式两边除以T2再取对数得： I0 1 （5-13-2） 3 lg lg AS 5.04 10
T
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？
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
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
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 T
T
I0 lg 2 T
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：
0.439 Ea I a I 0 exp( ) 2.30
• 对上式取对数可得：
lg I a lg I 0 0.439 2.30T Ea
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 lg I a Va 曲线，求出截距 lg I 0 。换算 表格和图像如下：
数据处理
Io 1 • 根据不同温度下得到的I0，计算并做出 lg 2 T T
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