金属电子逸出功与电子比荷测量数据处理(完结)
金属电子逸出功的测量
在临界时，电子做圆周运动，半径 R=a/2，a 为阳极内半径，根据参数得 R=1.95*10-3m 螺线管线圈的磁感强度 B 与励磁电流有如下关系： ������ = ������ ′ ������������ 根据螺线圈参数可算得 B=2.95*10-2������������ (T) 所以������ ′ = 2.95 ∗ 10−2 根据公式： K=
������
������ 2 ∗ (������ 2) ∗ ������ ′ 2 ������
求得电子的比荷为：������ = 1.31 ∗ 1011 C/Kg 与公认值������ = 1.76 ∗ 1011 C/Kg，相对偏差 23%，误差较大，但是数量级是正确的。 误差分析： 1. 这种方法测定比荷有一定局限性； 2. 读取数据不够准确，可能数字存在跳动，可能仪器不够精确。 3. 选取 Ic 时误差很大，因为是人工取切线相交，必然存在很大误差，利用有误差的数 据进行拟合，又会加大误差。 4. 所取的数据可以再多一些，这样图像会更接近现实。
流 Is。 根据lg ������������ ������ 2 = lg ������������ − 5039 ∗ 位������，从而算得逸出功。
������
������ 可利用log ( ������ 2 ) ~1/T曲线的斜率算得电 ������， ������
2. 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。 3. 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。
图 6 不同阳极电压下的������������ ~������������ 关系曲线图 在每条曲线中引两条切线，交点的横坐标即临界状态下的电流������������ ，整理数据如下：
金属电子逸出功的测定实验报告
金属电子逸出功的测定实验报告金属电子逸出功的测定实验报告引言：金属电子逸出功是指金属表面的电子脱离金属表面所需的最小能量。
测定金属电子逸出功对于理解金属的电子结构以及应用于光电子学等领域具有重要意义。
本实验旨在通过测定金属电子逸出功的实验方法，探究金属电子的逸出行为，并分析其与金属表面性质的关系。
实验材料与仪器：本实验使用的材料为常见的金属样品，如铜、铝等。
实验所需仪器包括电子能谱仪、真空系统、光源等。
实验步骤：1. 准备金属样品：选择适当的金属样品，并将其表面清洗干净，以确保实验结果的准确性。
2. 搭建实验装置：将金属样品放置于真空系统中，确保系统处于良好的真空状态。
调整光源的位置和强度，以保证实验的可靠性。
3. 测定电子能谱：通过电子能谱仪测定金属样品的电子能谱曲线。
在实验过程中，可以调整光源的波长和强度，以获得不同能量下的电子能谱数据。
4. 分析数据：根据电子能谱曲线，确定金属电子的逸出功。
通过计算能量差值，可以得到电子逸出所需的最小能量。
结果与讨论：根据实验数据，我们可以得到不同金属样品的电子逸出功数值。
通过对比不同金属的逸出功，我们可以发现金属的电子逸出功与其物理性质之间存在一定的关系。
首先，金属的电子逸出功与其导电性能有关。
一般来说，导电性能较好的金属具有较低的电子逸出功，因为其电子更容易脱离金属表面。
相反，导电性能较差的金属则具有较高的电子逸出功，因为其电子与金属原子之间的束缚力较强。
其次，金属的电子逸出功与其晶格结构有关。
晶格结构较紧密的金属通常具有较高的电子逸出功，因为其表面原子对电子的束缚力较大。
相反，晶格结构较疏松的金属则具有较低的电子逸出功，因为其表面原子对电子的束缚力较小。
此外，金属的电子逸出功还与其表面的化学性质有关。
金属表面的氧化物、硫化物等化学物质会影响金属电子的逸出行为。
一般来说，金属表面存在氧化物等化学物质时，电子逸出功会增加，因为这些化学物质会增加电子与金属原子之间的相互作用力。
金属电子逸出功实验报告
金属电子逸出功实验报告篇一：《金属电子逸出功的测定》实验指导与报告要求1 《金属电子逸出功的测定》实验指导与报告要求一、电子发射 1、电子发射的分类：⑴、光电发射：靠光照射金属表面引起电子发射。
⑵、热电子发射：加热金属使其中大量电子克服表面势垒而逸出。
⑶、二次电子发射：靠电子流或离子流轰击金属表面产生电子发射⑷、场效应发射：靠外加强电场引起电子发射 2、热电子发射⑴、无线电电子学的基础⑵、真空管中从通电加热的金属丝阴极表面逸出电子的现象二、实验目的和要求1、了解热2、掌握逸出功的测量方法。
2、学习一种数据处理方法。
V三、金属电子逸出功的测定原理简述 1、真空二极管的结构a) 阴极K 通以电流 If 加热b) 阳极A上加以正电压，在连接这两个电极的外电路中将有电流 Ia 通过2、金属电子逸出功⑴金属中电子能量分布根据固体物理学中金属电子理论，金属中传导电子的能量分布按费米-狄拉克(Fermi-Dirac)分布，即：dN＝dW314π223(2m)WeW－WFkT＋1式中WF称费米能级。
c) 金属-真空界面表面势垒曲线 (x为电子距离金属表面的距离) d) 逸出功定义：E0?Eb?EF?eV⑵、根据费米-狄拉克能量分布公式，可以推导出热电子发射公式，称里查逊-杜什曼(Richardson-Dushman)公式。
I＝ASTe式中：I-热电子发射的电流强度(A) S-阴极金属的有效发射面积(cm2) k-玻尔兹曼常数 T-绝对温度eV-金属的逸出功A-与阴极化学纯度有关的系数2－eVkT3、肖脱基效应I＝AST2eeΦkT式中的I是不存在外电场时的阴极热发射电流。
无外场时，电子不断地从阴极发射出来，在飞向阳极的途中，必然形成空间电荷，空间电荷在阴极附近形成的电场，正好阻止热电子的发射，这就严重地影响发射电流的测量。
为了消除空间电荷的影响，在阳极加一正电压，于是阳极和阴极之间形成一加速电场Ea，使电子加速飞向阳极。
金属电子逸出功的测定
金属电子逸出功的测定
05112 杨昊庆10.23
一、实验数据的记录与处理
4.计算
逸出电压U=K/(-5.04E03)=-22639/(-5.04E03) V=4.492V
逸出功eU=4.429 eV
理论值eU’=4.54 eV
相对误差E=2.5%
二、实验的反思感悟与总结
1.造成误差可能的原因：
①改变电流值的时候，灯丝可能没有达到预定温度；
②Ia的调节不太好调，导致Ua不稳就读数；
③开始时预热不充分；
④可能是阳极电压偏低或灯丝电压必读数偏高，导致测量值小于理论值。
2.里查逊直线的优点：
不用知道B和S的数值，就可以求出逸出功，这种思想应该牢牢掌握。
3.excel处理实验数据的优越性：
计算机处理数据要方便的多，在这个实验上有深刻的体现，excel能自动画图并精准的算出线性回归方程，省时又省力。
4.感悟
这个实验的操作很简单，在excel的帮助下数据处理也很简单，而且没有不确定度的计算，可以说是本学期最简单的实验之一。
但是有两点让我感触很深。
一是里查逊直线的思想，二是君子生非异也，善假于物，一定要好好掌握计算机技术的应用。
金属电子逸出功的测定
华东理工大学物理实验教学中心 ( 202.120.99.174 )
华东理工大学物理实验教学中心 ( 202.120.99.174 )
实验数据处理
金属逸出功
用外延法求零场电流，作 log Ia ~ Ua 图 用理查逊直线法计算钨的逸出电势，作 log(I T 2 ) ~ 1 T 关系图，
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热发射电子在磁场中的运动
单电子近似的讨论
1)阴 极 发 射 电 子 动 能:
1 2
mV
2
eU a
E
阳极加速 热激发能
电场能
量
2)在 激 励 磁 场B作 用 下 电 子 发 生 偏 转
V2 m
eVB
R
B k'IS
3)在 临 界 状 态 下Ua ~ IC成 线 性 关 系
和阴极表面化 学纯度有关的
系数
阴极有效 发射面积
玻尔兹曼常数, k = 1.38×10－23焦开
发射热电子的阴极 的绝对温度
这两个量是难以直 接测定的 ?????
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理查逊直线法
I AST2exp eV
1 T
kT
r1ln
r2 r1
Ua
求出一组I(T)数据！
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金属逸出功的测定
外延法求零场发射电流 I 查理逊直线法求逸出电势V
Ua
~
logIa
T1
T6
I1 I6
_金属电子逸出功测定_实验数据处理的新方法
第17卷第3期大 学 物 理 实 验 V ol.17N o.32004年9月出版PHY SIC A L EXPERI ME NT OF C O LLEGESep.2004收稿日期:2004-04-20文章编号:1007-2934(2004)03-0049-02“金属电子逸出功测定”实验数据处理的新方法彭庶修 占俐琳 吴汉水(景德镇陶瓷学院,景德镇,333001)摘 要 介绍了使用EXCE L2000软件中的三个函数,处理“金属电子逸出功的测定”实验数据的新方法,所得数据准确可靠。
关键词 逸出功;数据处理;新方法中图分类号:O442 文献标识码:A金属电子逸出功的测定实验,综合性地应用了直线测量法、外延测量法和对数图解法等基本实验方法。
在数据处理方面有比较好的技巧性训练。
因此,这是一个比较有意义的物理实验,在国内外,为多数工科院校所开设。
南京培中科技开发研究所研制的WF —1型电子逸出功测定仪,性能稳定,测量准确。
很适合工科院校物理实验教学中,作为综合性近代物理实验项目开出。
其原实验数据处理使用作直线求截距、斜率的方法,工作量大、费时。
若使用通用计算机软件,则简便、计算具有科学性。
1 实验原理简述将被测的金属材料制成理想二极管的灯丝(WF —1型实验仪用钨材料),通以电流加热,有热电子发射。
热电子发射公式为理查逊—杜西曼(Richards on -Dushm on )公式:I =AST 2exp [-e </KT ](1)其中:I —热电子发射的电流强度,单位为安培;A —与阴极化学纯度有关的系数,单位为安培/厘米2度2;S —阴极的有效发射面积,单位为平方米;K —玻尔兹曼常数(K =1.38×10-23焦尔/开);T —绝对温度,单位为开;e <—电子逸出功,单位为电子伏特。
实际测量中常用下述的理查逊直线法,以设法避开A 和S 的测量。
将(1)式两边除以T 2,再取对数得LogI T2=LogAs -e <2.30K T =LogAs -5.04×103<1T —94—从式(2)可看出,log IT2与1T成线性关系。
金属电子逸出功测定实验数据处理系统
第 6卷
第 3期
Exper i m ent Sc ience & T echno logy
! 93!
触 , 而使用这些技术产品也是理解技术原理的最好 学习方法。 ( 5) 协议源代码是理解网络协议原理的最好 实例。互联网上很容易找到 BSD Un ix o r L inux 下 TCP / IP 协议源代码, 对于学习兴趣浓厚、求知欲 强烈的学生完全可以鼓励他们选择性的阅读 TCP / IP 协议源代码。 ( 6) RFC 文档是 公开的最权威、最详尽的网 络协议参考资料。有关计算机网络的教材和著作对 计算机网络协议的描 述难免有不祥 , 甚至错误之 处 , 应该鼓励学生根据需要查考 RFC 文档。 ( 7) 仿真工 具可 以让 学生学 会研 究和 探索。 例如像 OPNET 这样的网络仿真工具软件 , 可以帮 助有探索能力的学生仿真模拟一些 复杂的原理实 现 , 从而让学生成为研究性、创新人才。
4项 , 单击下一步。图表标题、坐标轴名称可通过 图生成后插入文本框来添加 ; ( 5) 点击 完成 按 钮, 至此实验数据点就在图表上描绘出来了。再通 过添加趋势线 , 在类型中选择线性类, 在选项中选 中复选框 显示公式 和 显示 R 平方值 , 单击确 定。一条线性回归拟合线和对应的直线方程就显示
! 6!
实验科学与技术
2008年 6 月
金属电子逸出功测定实验数据处理系统
陈玉林, 徐 飞, 丁留贯, 张雅男
210044) ( 南京信息工程大学物理实验教学中心 , 南京
摘要 : 大学物理实验教学中存 在着繁杂的数据处理问题 , 结合 Excel 软 件的特 点和优 势 , 文章介 绍了利 用 Ex ce l 2003 建立 金属电子逸出功测定实验数据 处理系统 。 实践表 明 , 用 Exce l软 件处理 大学 物理实 验数 据具 有快捷 、 直观 、 简 易的优 点 , 掌握它能有效提高学 生物理实验数据处理能力 。 关 键 词 : Excel软件 ; 金属电子逸出功 ; 数据处理 中图分类号 : T P274 ; O 48 文献标识码 : B 文章编号 : 1672- 4550( 2008) 03- 0006- 03
金属电子逸出功的测量与分析
金属电子逸出功的测量分析一、 引言20世纪上半叶，物理学在工程技术上最引人注目的应用之一是无线电电子学，而理查逊（Richarson ）提出的热电子发射定律对无线电电子学的发展具有深远的影响。
1901年，理查逊认为：在热金属内部充有大量自由运动的电子，当电子到达金属表面时，如果和表面的垂直速度分量所决定的动能大于逸出功，这个电子就有可能逸出金属表面，而电子的速度分布遵从麦克斯韦玻尔兹曼分布律。
经过计算得出热电子发射电流密度为：)exp(kTWT A j -= 1911年，理查逊用热力学方法对热电子发射公式进行了严格推导，得出热电子发射电流的第二个公式：)'exp('2kTW T A j -=，其中，A ’和W ’是两个有别于A 和W 的系数，但它们之间互为关系。
理查逊认为第二个公式具有更好的理论基础。
1915年，理查逊进一步证明第二个公式的A ’是与材料无关的普适常数，于是更显示出它的优越性。
1923年，电子学家杜许曼（S.Dushman ）根据热力学第三定律推导出热电子发射电流密度：)exp()2(23kT W T h mek j -⋅=π，其中32hmek π即为理查逊第二个公式的普适常数A ’。
1926年，费米（E.Fermi ）和狄拉克（P.Dirac ）根据泡利不相容原理提出了费米-狄拉克量子统计规律，随后泡利（W.Pauli ）和索末菲（A.Sommerfeld ）在1927-1928年将它用于研究金属电子运动，并推出理查逊第二个公式。
理查逊由于对热电子发射现象的研究所取得的成就，特别是发现了以他的名字命名的热电子发射定律而获得1928年诺贝尔物理学奖。
二、 实验目的1、 了解费米-狄拉克统计规律；2、 理解热电子发射规律和掌握逸出功的测量方法；3、 用理查逊直线法分析阴极材料（钨）的电子逸出功。
三、 实验原理（一） 电子逸出功电子逸出功是指金属内部的电子为摆脱周围正离子对它的束缚而逸出金属表面所需要的能量。
电子逸出功与荷质比的测定
西北工业大学近代物理实验报告班级：11051401姓名：刘沛宇学号：2014302882日期：2016.10.25实验6电子逸出功与荷质比的测定一、实验目的1、了解热电子发射的基本规律，验证肖脱基效应；2、学习用理查森直线法处理数据，测量电子逸出点位；3、了解磁控原理，利用磁控法测定荷质比。
二、实验仪器（名称、型号及参数）LB-MEP-PC金属电子逸出功测定仪。
仪器内附有12位A/D转换器的计算机接口，经过计算机接口处理，运行“逸出功”或“荷质比”的实验软件，在计算机屏幕上将所测得的电流、电压等变化曲线实时显示。
实验测量线路原理如下图1所示：图1实验测量线路图三、实验原理基础概念：热电子发射：在一个真空玻璃管中装上阴极和阳极，阴极由金属丝做成。
在阴极上通过电流使之加热，在阳极上加以高于金属丝的正电位，这样在连接着两个电机的外电路中就有电流流过。
电子可以从加热了的金属丝中逸出，这就叫做热电子现象。
一、电子逸出功的测量根据量子论，原子内电子的能级是量子化的。
在金属内部运动者的自由电子遵循类似的规律：①金属中自由电子的能量是电子化的；②电子具有全同性，即各电子是不可区分的；③能级的填充状况太符合泡利不相容原理。
由于金属表面存在一个电子-正电荷电偶层，阻碍电子从金属表面逸出，因此金属表面与外界之间有位能壁垒W。
电子要从金属中逸出，就必须具有至少大于W的动能来客服电偶层的阻力作用，这个功就叫做电子的逸出功。
又因为电能能量分布服从费米-狄拉克分布，因此热电子发射可以用提高阴极温度的办法来改变电子的能量分布，服从S.Dushman公式如下：I为热电子发射的电流强度；S为阴极金属的有效发射面积；T为热阴极绝对温度；k e为玻尔兹曼常数；A为与阴极化学纯度有关的系数。
对于各个量的处理方法，如下：A直接与金属表面对发射电子的反射系数有关，而反射系数又与金属表面的化学纯度有很大关系，其数值决定于位能壁垒。
因金属表面不够洁净，并且金属表面粗糙，因此A和S 两个量很难测定。
金属电子逸出功的测定实验报告
课程名称：大学物理实验（二）实验名称：金属电子逸出功的测定二、实验原理2.1金属电子逸出功逸出功：指要使电子从固体表面逸出，所必须提供的最小能量，用∆∅表示。
费米-狄拉克分布规律：在金属内部，电子按由低能态到高能态的次序占据，服从f(E,T)=1(1)1+exp[(E−E F)/kT]如图1所示，在绝对零度时电子的最大动能是EF。
当温度升高时，有少部分电子的能量大于EF，能量的变化在~0.1eV 量级图1 费米-狄拉克分布规律测量时，逸出功等于费米能与真空能级之间的能量差。
∆∅=E Vacuum−E Fermi=eU(2)图2 金属钨表面电子的势能曲线2.2电子逸出功的测量方法1、里查逊—杜西曼公式（Richardson-Dushman formulaI=AST2exp(−eUkT)(3)式中：I是热电子发射的电流强度（单位：A）S是阴极金属的有效发射面积（单位：cm2）T是热阴极的绝对温度（单位：K）A是与阴极化学纯度有关的系数（单位：A⋅cm2⋅K−2）k是玻尔兹曼常数（k=1.38×10−23J⋅K−1）2、里查逊直线法I=AST2exp(−eUkT)(4)转化为I T2=ASexp(−eUkT)(5)取对数得：lg IT2=lg(AS)−eUklg(e)1T(6)其中e和k是常数，U是逸出电势带入常数得：lg IT2=lg(AS)−5.04×103U1T(7)得：lg IT2和1T的线性关系，其斜率为5.04×103U里查逊直线法优点：可以不必测出A、S 的具体数值，只要测出I，T 的关系，由斜率可以得到逸出电势U。
温度T 可由通过灯丝的电流对照给出：表1 灯丝电流与温度的对应关系I f(A)0.580.600.620.640.660.680.70T(103K) 2.06 2.10 2.14 2.18 2.22 2.26 2.303、用外延法求零场电流测金属丝做成的阴极K，通过电流加热，在阳极加正向电压，则在连接这两个电极的外围电路中将有电流Ia通过。
金属逸出功的测量
金属电子逸出功的测量金属中存在大量的自由电子，但电子在金属内部所具有的能量低于在外部所具有的能量，因而电子逸出金属时需要给电子提供一定的能量，这份能量称为电子逸出功。
研究电子逸出是一项很有意义的工作，很多电子器件都与电子发射有关，如电视机的电子枪，它的发射效果会影响电视机的质量，因此研究这种材料的物理性质，对提高材料的性能是十分重要的。
实验目的1．用里查逊(Richardson)直线法测定钨的逸出功；2．了解热电子发射的基本规律；3．学习避开某些不易测常数而直接得到结果的实验方法；4．学习测定电子荷质比的方法；5．测定电子荷质比。
实验仪器W—Ⅲ型金属电子逸出功测定仪，理想二极管，螺线管、导线等实验原理电子从金属中逸出，需要能量。
增加电子能量有多种方法，如用光照、利用光电效应使电子逸出，或用加热的方法使金属中的电子热运动加剧，也能使电子逸出。
本实验用加热金属，使热电子发射的方法来测量金属的电子逸出功。
图1 热电子发射电路图图2 二极管的电子电流曲线如图1所示，若真空二极管的阴极(用被测金属钨丝做成)通以电流加热，并在阳极上加以正电压，在连接这二个电极的外电路中将有电流通过。
这种电子从加热金属线发射出来的现象，称为热电子发射。
电流的大小主要与灯丝温度及金属逸出功的大小有关，灯丝温度越高或者金属逸出功越小，电流就越大。
二极管的电子电流曲线如图2所示。
研究热电子发射的目的之一，是选择合适的阴极材料。
诚然，可以在相同加热温度下测量不同阳极材料的二极管的饱和电流，然后相互比较，加以选择．但通过对阴极材料物理性质的研究来掌握其热电子发射的性能，是带有根本性的工作，因而更为重要。
热电子发射与发射电子的材料的温度有关，因为金属中的自由电子必须克服在金属表面附近的电场阻力做功才能逸出金属表面，这个功叫逸出功。
不同金属材料逸出功的值是不同的。
此外，热电子发射还与阴极材料有关。
因为各种金属材料具有不同的表面逸出功，因而在阴极温度相同时，若材料不同，其发射的电子数也是不等的。
金属电子逸出功的测定
金属电子逸出功的测定实验原理实验仪器实验要求实验内容金属电子逸出功的测定V从电子热发射理论可知道，当处于真空中的金属材料被加热到足够高的的温度时，金属中的电子会从金属中逃逸出来，这种现象称为热电子发射。
由于不同的金属材料其电子的逸出功是不同的，因此热电子的发射情况也不一样。
本实验本实验以金属钨为例，测量其热电子的逸出功。
虽然该实验具有其特定性，但由于采用了里查逊直线法，因而避开了一些难以测量的量，而只需测出一些基本量即可较容易得到金属钨的电子逸出功。
该方法具有其普适性，在实验中应对其内含的物理机制予以掌握。
实验原理V金属电逸出功（或逸出电位）的测定实验，综合性地应用了直线测定法、外延测量法和补偿测量法等基本实验方法。
在数据处理方面有比较好的技巧性训练。
因此，这是一个比较有意义的实验。
V根据固体物理学中金属电子理论，金属中的传导电子能量的分布是按费密－狄喇克能量分布的。
即式中EF 成为费密能级12/331exp)2(4)(−⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−==kTEEmhdEdNEf Fπ实验原理V在绝对零度（T=0）时，电子的能量分布如图所示。
在绝对零度时电子要从金属逸出，至少需要从外界得到能量。
电子逸出功实验原理V根据里查逊-热西曼公式⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=kTeexpASTI2κ式中，I为热电子发射的电流强度，单位为A;A为何阴极表面化学纯度有关的系数，单位为A·m·KS为阴极的有效发射面积，单位为T 为发射热电子的阴极的绝对温度，单位为K；k为玻尔兹曼常数，K/J1038.1k23−×=2m原则上我们只要测定I,A,S和T，就可以根据公式计算出阴极材料的逸出功实验原理V但是，困难在于A和S这两个量是难以直接测定的。
所以在实验测量中，常用下属的里查逊直线法。
以设法避开A和S这两个量的测量。
1、里查逊直线法TASkTeAST11004.5lg30.2lg1lg3 2ϕϕ×−=−=从公式上可看出，和成线性关系。
金属逸出功与电子荷质比
金属电子逸出电势和荷质比的测量实习一 金属电子逸出电势的测量【实验要求和目的】1. 了解金属电子逸出功的基本理论2. 学习用里查孙直线法测定钨的逸出功3. 学习用计算机接口辅助进行实验数据采集和处理 【实验原理】在理想二极管的阳极上加以正电压时，连接这两个电极的外电路中将有电流通过，这种现象，称为热电子发射。
金属中的传导电子能量的分布是按费密—狄喇克能量分布的。
即121233]1)[exp()2(4)()(-+-==kTE E E m h dE dN E N E fF π（1）在绝对零度时电子的能量分布如右图中曲线(1)所示。
这时电子所具有的最大能量为F E （费密能级）。
当温度T ＞0时，电子的能量分布曲线如图中曲线(2)、(3)所示。
通常温度下金属表面与外界(真空)之间存在一个势垒b E ，电子要从金属中逸出，至少具有能量b E 。
在绝对零度时电子逸出金属至少要从外界得到的能量为φe E E E F b =-=0 （2）0E (或e φ)称为金属电子的逸出功，它表征要使金属中比费米能极F E 具有最大能量的电子逸出金属表面所需要给予的能量。
φ称为逸出电势。
提高阴极温度使其中一部分电子的能量大于势垒b E 。
这样，能量大于势垒b E 的电子就可以从金属中发射出来。
因此，逸出功e φ的大小，决定了电子发射的强弱。
根据费密—狄喇克能量分布公式(1)，可以导出热电子发射的里查孙—热西曼公式)e x p (2kTe AST I φ-= (3) 式中I —热电子发射的电流强度(A)。
A —和阴极表面化学纯度有关的系数(A ·m -2·K -2)。
S —阴极的有效发射面积(m 2). T —发射热电子的阴极的绝对温度(K)。
K —玻尔兹曼常数，k=1.38×10-23J ·K -1由于A 和S 两个量难以直接测定，所以在实际测量中用下述的里查孙直线法。
将式(3)两边除以2T ，再取常用对数得T AS kT e AS T I 11004.5lg 30.2lg lg32φφ⨯-=-= (4)从(4)式可见，2lgT I 与T 1成线性关系。
金属电子逸出功的测定实验报告
金属电子逸出功的测定实验报告一、实验目的1、了解热电子发射的基本规律。
2、用理查逊直线法测定金属钨的电子逸出功。
二、实验原理1、热电子发射金属中的自由电子在一定温度下会具有足够的能量，克服表面势垒而逸出金属表面，这种现象称为热电子发射。
2、理查逊杜什曼定律热电子发射电流密度＄j$ 与金属表面温度＄T$ 之间的关系遵循理查逊杜什曼定律：＼j ＝ A T^2 e^｛＼frac{e\varphi}｛kT}｝＼其中，＄A$ 是与金属材料性质有关的常数，＄e$ 是电子电荷量，＄k$ 是玻尔兹曼常数，＄＼varphi$ 是金属的逸出功。
3、逸出功的测定对上述公式两边取对数，得到：＼＼ln\frac{j}｛T^2} ＝＼ln A ＼frac{e\varphi}｛kT}＼若以＄＼ln\frac{j}｛T^2}＄为纵坐标，＄＼frac{1}｛T}＄为横坐标作图，得到一条直线。
根据直线的斜率，可以计算出电子逸出功＄＼varphi$ 。
三、实验仪器1、理想二极管（理查逊热电子发射管）2、加热电源3、电流表4、电压表5、温控仪四、实验步骤1、按实验电路图连接好仪器，检查线路无误后接通电源。
2、开启温控仪，逐步升高加热电流，使灯丝温度缓慢升高。
同时观察电流表和电压表的读数，记录不同温度下的电流和电压值。
3、当温度达到一定值后，停止加热，待温度稍降后再继续测量。
4、测量完毕后，关闭电源，整理仪器。
五、实验数据处理1、根据测量数据，计算出不同温度下的发射电流密度＄j$ ，公式为：＼j ＝＼frac{I}｛S}＼其中，＄I$ 是发射电流，＄S$ 是阴极发射面积。
2、计算出＄＼ln\frac{j}｛T^2}＄和＄＼frac{1}｛T}＄的值。
3、以＄＼ln\frac{j}｛T^2}＄为纵坐标，＄＼frac{1}｛T}＄为横坐标作图，得到一条直线。
4、通过直线的斜率＄K$ ，计算电子逸出功＄＼varphi$ ，公式为：＼＼varphi ＝＼frac{k}｛e}K\六、实验结果与分析1、实验数据记录表格｜温度 T （K)｜发射电流 I （A)｜发射电流密度 j （A/m²)｜＄＼ln\frac{j}｛T^2}＄｜＄＼frac{1}｛T}＄（1/K)｜｜｜｜｜｜｜｜＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜｜｜｜｜｜2、绘制＄＼ln\frac{j}｛T^2}＄＄＼frac{1}｛T}＄图像根据实验数据，在坐标纸上绘制出＄＼ln\frac{j}｛T^2}＄与＄＼frac{1}｛T}＄的关系曲线。
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lgIa-√Ua关系曲线图
由图读出gIa-√Ua直线延长线与纵坐标的截距，得到不同不同阴极温度时的零场热电子 发射电流I的对数值lgI0,如下所示 lgI01 -4.5312 lgI02 -4.3164 lgI03 -4.0993 lgI04 -3.9024 lgI05 -3.7121 lgI06 -3.5874 lgI07 -3.3577
-9.4 -9.6 -9.8 -10 -10.2 -10.4 -10.6 -10.8 -11 -11.2 y = -0.177x - 9.811 系列1 线性 (系列1) 1 2 3 4 5 6 7
lgI0-1/T的关系图
2.阳极电压Ua与Ic2的数据 Ua 6 5 4 3 2 1 0.044944 0.038025 0.031684 0.025281 0.019321 0.013456 Ic2
关系图如下：
0 1 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -3 -3.5 -4 -4.5 -5 y = 0.008x - 3.357 y = 0.017x - 3.587 y = 0.008x - 3.712 y = 0.008x - 3.902 y = 0.008x - 4.099 y = 0.009x - 4.316 y = 0.009x - 4.531 2 3 4 5 6 7 8 系列1 系列2 系列3 系列4 系列5 系列6 系列7 线性 (系列1) 线性 (系列2) 线性 (系列3) 线性 (系列4) 线性 (系列5) 线性 (系列6) 线性 (系列7)
【数据处理】 1.由实验数据得到√Ua-lgIa的数据记录如下所示： √Ua 4 5 6 7 8 9 10 11 lgIa1 -4.52288 -4.50864 -4.50864 -4.49485 -4.48149 -4.48149 -4.46852 -4.45593 lgIa2 -4.3098 -4.30103 -4.284 -4.27572 -4.26761 -4.25964 -4.25181 -4.24413 lgIa3 -4.09151 -4.08092 -4.07572 -4.0655 -4.05552 -4.05061 -4.04096 -4.03152 lgIa4 -3.8962 -3.88606 -3.87615 -3.86967 -3.86012 -3.85387 -3.84466 -3.83863 lgIa5 -3.70553 -3.69465 -3.68613 -3.67778 -3.66959 -3.66154 -3.65365 -3.64589 lgIa6 -3.64016 -3.51286 -3.50446 -3.49621 -3.48945 -3.48149 -3.47496 -3.46725 lgIa7 -3.35262 -3.34008 -3.33068 -3.32239 -3.31515 -3.30715 -3.30016 -3.29158
关系图如下：
0.05 0.045 0.04 0.035 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 1 2 3 4 5 6 系列1 线性 (系列1) y = 0.006x + 0.006
Ua与Ic2的关系图
பைடு நூலகம்
不同灯丝电流If与温度K的关系 If/A T/103K 0.6 1.88 0.62 1.914 0.64 1.945 0.66 1.978 0.68 2.01 0.7 2.04 0.72 2.074
在不同温度T时，计算得出lgI0/T2和1/T的值如下所示 lgI0/T2 -11.0795 -10.8803 -10.6771 -10.4949 -10.3185 -10.2067 -9.9913 1/T×10-4 5.3191 5.2247 5.1414 5.0556 4.9751 4..9020 4.8216 由此作出lgI0/T2-1/T的关系图： -9.9913 -10.2067 -10.3185 -10.4949 -10.6771 -10.8803 -11.0795