测定钨的逸出功数据记录与处理表
钨的逸出功测定
钨的逸出功测定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。
电子从加热的金属中发射出来的现象称为热电子发射。
热电子发射的性能与金属材料的逸出电势(或逸出功)有关。
在电真空器件阴极材料的选择中，材料的逸出电势是重要参量之一。
本实验用理查逊(Richardsion)直线法测量钨的逸出电势，这一方法有丰富的物理思想和较好的数据处理基本训练。
【实验目的】1(了解有关热电子发射的基本规律。
2(用理查逊直线法测定钨丝的电子逸出电势V。
3(进一步学习数据处理方法。
【实验仪器】金属电子逸出功测定仪【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逸出功。
若真空二极管的阴极(用被测金属钨丝作成)通———————————————————————————————————————————————以电流加热，并在阳极上加以正电压时，在连接这两个电极的外电路中将有电流通过，如图1所示。
这种电子从热金属丝发射的现象，称热电子发射。
从工程学上说，研究热电子发射的目的是用以选择合适的阴极材料，这可以在相同加热温度下测量不同阴极材料的二极管的饱和电流，然后相互比较，加以选择。
1(电子逸出功根据固体物理学中金属电子理论，金属中的传导图 1电子能量的分布是按费米-狄拉克能量分布的。
即31E?EFdN4π??)+1? (1)f(E)==3(2m)2E2?exp(dEhKT??式中，EF是费米能级。
在绝对零度时电子的能量分布如图2中曲线(1)所示。
这时电子具有的最大能量为EF。
当温度T > 0时，电子的能量分布曲线如图3中曲线(2)(3)所示。
其中能量较大的少数电子具有比EF更高的能量，其数量随能量的增加而指数减少。
处理金属逸出功实验数据的三种方法
１６ ９
－ ． ４ ４０ ４
２４ ０
— ３ ３５ ７
２２ １
－ ．２ ３１ １
ｎ和 ｒ分别为阴极和 阳极 的半径 ， 为 阳极 电压 ， 为 阴极发射 ２ ， 电流 。式 （ ） 以看 出， 阴极温度及管子结构一定 的情况下 ， ， 与 １可 在 ｌ ｇ
１ 一． ～． —． —． — ７ ｇ 告 １９ １３ １２ １５ ９３ １３ １２ ０９ ０６ ． ５ １ ６ １ ７
根据 肖特基 （ｃ ０ ｋ ） 系式 可得出在一定 温度 Ｔ时 ｓ ｈｔ ｖ 关 ｔ 阴极发射电流、 与加速 电压的关系式
表 ３ 不 同灯丝温度时的零场 电流及其换算值
ｌ 器 ｇ ，
（ １ ）
Ｔ ｘ０） （ ｌｋ
ｌ
ｌＯ ８
－ ．８ ５０ ２
１８ ８
— ．８ ４５ ５
１ ｅ ＝ ｇ － ｇ ｌ ｌＡＳ ５
ｒ ．
．
０９１ 等 ３ｘ０ ３
（） ２
式 中：——热 电子发射的电流强度 （ 安培 ）卜 ； 热阴极的绝对 温度 （ ） 开 ； 阴极金 属的有效 发射面 积 （ 米 ：； ——与阴极 化 厘 ）Ａ 学纯度有关 的系数 ： 由于 Ａ与 对某一 固定材料 的阴极来说是 常数 ．
— — —
１８ ８ １６ ９ ２４ ０ ２０ １
－ ．７ ７ — ．６ ６ — ． ９ — ． ｌ ４ ５ ４２ ７ ４２ ６ ２ ５ ４２ ８ — ４ － ．３ ６ － ．２ １ － ． １ ５ ４２ ４１ ４ ２ ６ ４２ ９ ４２ ８ ２ — ．４ １ — ． ７ － ． ０ — ． ３ ３ ７ ３７ ５ ７ ３ ３７ ５ ３ ３７ ５ — ．１ ７ － ．Ｏ ９ － ．０ ３ － ９ ８ ２ ３ ６ ３７ ９ ３７ ３ ３６ ６ ７ — ．８ ７ － ． ２ — ． ６ － ． ｌ ３２ ０ ３２ ５ ７ ３２ ０ ６ ３２ ２ — ．５ ７ － ．５ ３ — ． ｌ ９ — ３ ６ ６ ３ ５ ３２ ０ ３２ １ ３２ ９ ２ — ．６ ７ — ． Ｏ － ． ３ － ． ６ ２８ ９ ２８ ４ ６ ２８ ３ ５ ２８ ８ — ４ １ － ．３ ４ — ．３ ９ － ． ５ ４ ２８ ３ ２８ ７ ２８ ０ ２８ ９ ２
钨的逸出电位的测定
钨的逸出电位的测定金属电子逸出功（或逸出电势）的测定实验，是帮助我们了解金属内电子的运动规律和研究金属电子功函数的一个重要的物理实验。
本实验加深对于热电子发射基本规律的了解，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以及在数据处理方面的一些技巧，对培养实验者的基本实验素质是很有帮助的。
【实验目的】1．了解关于热电子发射的基本规律。
2．用里查逊（Ricbaedson ）直线法测定钨丝的电子逸出电位ϕ 。
【实验原理】在高度真空的管子中，装上两个电极（如普通的二极管），其中一个用被测的金属丝作成。
如果金属丝通以电流加热，在另一个“冷”的电极上加上以金属丝为正的电位，那末在连接这两个电极的外电路中将有电流通过（如图1），这种现象称为热电子发射。
研究热电子发射的目的之一就是要选择合适的阴极物质。
实验和理论证实：影响灯丝发射电流密度的主要参量是灯丝温度和灯丝物质的逸出功。
灯丝温度愈高，发射电流密度愈大；金属的逸出功愈小，发射的电流密度亦愈大。
因此理想的纯金属热电子发射体应该是具有较小的逸出功而有较高的熔点，使得工作温度得以提高，以期获得较大的发射电流。
目前应用最广泛的纯金属阴极是钨，个别的亦有银鉭等金属。
1．电子的逸出功根据固体物理中金属的电子论，金属中的传导电子具有一定的能量。
但是它们处于简并情况，单个原子中的每一能级分裂为许多很靠近的能级，犹如一连续的带，称之为“能带”。
现代电子论认为金属中电子能量分配不是按照麦克斯韦（Maxwell ）分布，而是按费密一狄喇克（Felmi －Dirac ）统计公式分布的。
图1 绝对零度时其能量分布曲线 图2 电子的能量分布曲线即 11)2(4)(21233+-==kTW W e w m hdW dN W f i π (1)在绝对零度时其能量分布曲线如图33－2中曲线（1）所示，此时电子具有最大的动能为Wi （称为费密能级）。
当温度升高时。
（例如 1500K ），电子的能量分布曲线如图33－2中（2）所示。
逸出功
逸出功的测定【实验目的】1、了解热电子发射规律。
2、掌握逸出功的测量方法。
3、学习一种数据处理方法 【实验原理】若真空二极管的阴极(用被测金属钨做成)通以电流加热，并在阳极上加正电压，则在连结两个电极的外电路中就有电流通过，如图1-4-1所示。
这种电子从加热金属中发射出来的现象，称热电子发射。
研究热电子发射的目的之一，就是要选择合适的阴极材料。
逸出功是金属的电子发射的基本物理量。
1、 电子的逸出功由于金属表面与外界(真空)之间存在势垒W b ，如图1-4-3。
电子要从金属逸出，必须至少有能量W b 。
在绝对零度时，电子逸出金属表面，至少需要得到能量W 0＝W b 一W F ＝e φ （1-4-2）W 0(e φ)称为金属电子的逸出功，常用单位为电子伏特(eV)。
它表征要使处于绝对零度下的具有最大能量的电子逸出金属表面所需给予的能量。
e 为电子电荷，φ称逸出电位。
可见，热电子发射，就是利用提高阴极温度的办法，改变电子的能量分布，使其中一部分电子的能量大于W b ，从金属中发射出来。
因此逸出功的大小，对热电子发射的强弱具有决定性的作用。
2、热电子发射公式根据费米-狄拉克能量分布公式(1-4-1)，可以推导出热电子发射公式，称里查逊-杜什曼(Richardson-Dushman )公式。
kTe eAST I Φ－＝20 (1-4-3)式中：I 0-热电子发射的电流强度(A)S-阴极金属的有效发射面积(cm 2) k -玻尔兹曼常数 T -绝对温度e φ-金属的逸出功A-与阴极化学纯度有关的系数 3、里查逊直线法将(1-4-3)式两边除以T 2，再取对数，得到T 1004.5AS lg kT 30.2e AS lg T I lg320Φ－＝Φ－＝ (1-4-4)从(1-4-4)式可以看出，20lg T I 与T 1成线性关系。
如果以20lg TI 为纵坐标轴，T 1为横坐标轴作图1-4-1 真空二极管工作原理图，从得到的直线斜率即可求出电子的逸出功e φ值。
钨逸出功的测定
钨 逸 出 功 的 测 定一、实验目的1．用里查逊（Richardson ）直线法测定钨的逸出功。
2．学习数据处理方法。
二、实验原理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时，在连接这二个电极的外电路中将有电流通过，如右图所示。
这种电子从加热金属丝发射出来的现象，称为热电子发射，研究热电子发射的目的之一可以选择合适的阴极材料。
1．电子的逸出功在通常温度下由于金属表面与外界（真空）之间存在一个势垒E b ，所以电子要从金属中逸出必须至少具有能量E b ，在绝对零度时电子逸出金属至少需要从外界得到的能量为E 0=E b －EF =ϕe （1）E 0(ϕe )称为金属电子的逸出功，其常用单位为电子伏特（ev ），它表征要使处于绝对零度下的金属中具有最大能量的电子逸出金属表面所需要给予的能量。
ϕ称为逸出电位，其数值等于以电子伏特表示的电子逸出功。
可见，热电子发射就是用提高阴极温度的办法以改变电子的能量分布，使其中一部分电子的能量大于E b ，这样能量大于E b 的电子就可以从金属中发射出来。
因此，逸出功ϕe 的大小，对热电子发射的强弱，具有决定性作用。
2．热电子发射公式根据固体物理理论热电子发射应满足里查逊—杜什曼公式I=2AST KT e e −ϕ（2）式中 I ——热电子发射的电流强度，单位为安培。
A ——和阴极表面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，单位为平方厘米。
K ——玻尔兹曼常数（K=1.38×10-23焦耳/开）原则上我们只要测定I 、A 、S 和T ，就可以根据（2）式计算出阴极的逸出功ϕe 。
但困难在于A 和S 这两个量是难以直接测定的，所以在实际测量中常用下述的里查逊直线法，以设法避开A 和S 的测量。
3．里查逊直线法将（2）式两边除以T 2，再取对数得到T AS KT e AS T I 11004.5log 30.2log log32ϕϕ×−=−= （3） 从（3）式可以看出，2log T I 与T 1成线性关系。
钨灯丝逸出功测定实验报告
实验1-4 逸出功的测定【实验目的】1、了解热电子发射规律。
2、掌握逸出功的测量方法。
3、学习一种数据处理方法。
【实验原理】若真空二极管的阴极(用被测金属钨做成)通以电流加热，并在阳极上加正电压，则在连结两个电极的外电路中就有电流通过，如图1-4-1所示。
这种电子从加热金属中发射出来的现象，称热电子发射。
研究热电子发射的目的之一，就是要选择合适的阴极材料。
逸出功是金属的电子发射的基本物理量。
1、 电子的逸出功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：1)2(421233＋π＝－kTW W FeW m hdWdN (1-4-1)式中W F 称费米能级。
在绝对零度时，电子的能量分布如图1-4-2中的曲线(1)所示。
此时电子所具有的最大动能为W F 。
当温度升高时，电子的能量分布如图1-4-2中的曲线(2)所示。
其中少数电子具有比W F 高的能量，并以指数规律衰减。
由于金属表面与外界(真空)之间存在势垒W b ，如图1-4-3。
电子要从金属逸出，必须至少有能量W b 。
从图1-4-3可看出，在绝对零度时，电子逸出金属表面，至少需要得到能量W 0＝W b 一W F ＝e φ （1-4-2）W 0(e φ)称为金属电子的逸出功，常用单位为电子伏特(eV)。
它表征要使处于绝对零度下的具有最大能量的电子逸出金属表面所需给予的能量。
e 为电子电荷，φ称逸出电位。
可见，热电子发射，就是利用提高阴极温度的办法，改变电子的能量分布，使其中一部分电子的能量大于W b ，从金属中发射出来。
因此逸出功的大小，对热电子发射的强弱具有决定性的作用。
2、热电子发射公式根据费米-狄拉克能量分布公式(1-4-1)，可以推导出热电子发射公式，称里查逊-杜什曼(Richardson -Dushman )公式。
图1-4-1 真空二极管工作原理图1-4-2 费米能量分布曲线 图1-4-3 金属表面势垒kTe eAST I Φ－＝20 (1-4-3)式中：I 0-热电子发射的电流强度(A)S -阴极金属的有效发射面积(cm 2) k -玻尔兹曼常数 T -绝对温度e φ-金属的逸出功A -与阴极化学纯度有关的系数原则上，只要测出I 0，A ，S ，T ，便可由(1-4-3)式计算出逸出功e φ，但困难的是A 和S 是难以直接测量的，所以，在实际测量中，常用下述的里查逊直线法确定e φ，以设法避开A 和S 的测量。
钨的逸出功测定
为安培·米-2·开-2；S是阴极的有效发射面积，单位为米2；T为发射热电子的阴极的绝对温
度，单位为开；k是玻尔兹曼常数（k=1.38×10-23焦耳·开-1 ）。
原则上只要测定 I、A、S 和 T 等各量，就可以根据（2）式计算出阴极材料的逸出功 eφ。
但困难在于 A 和 S 这两个量是难以直接测定的，所以在实际测量中常用下述的里查孙直线
【实验目的】 1．了解有关热电子发射的基本规律。 2．用理查逊直线法测定钨丝的电子逸出电势 V。 3．进一步学习数据处理方法。
【实验仪器】 金属电子逸出功测定仪
【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
逸出功公认值 逸出功
eφ = 4.54 eV
eφ =
eV
直线斜率 m = 相对误差 E =
， %
【思考题】 1.在本实验中，为何要将辅助阳极A2直接接“+”电源? A2起何作用? 2. 在实验中，我们发现当灯丝电流较大（约 0.6A 以上）时，阳极电压为零时，阳极（或
阴极）电流却不为零，这将如何解释？
法，以设法避开 A 和 S 的测量。
3．里查孙直线法
将（2）式两边除以T2，再取对数得：
log I T2
=
log
AS
−
eϕ 2.30kT
= log AS − 5.04×103ϕ 1 T
（3）
从（3）式可见， log
I T2
与
1 T
成线性关系。如以 log
I T2
为纵坐标， 1 T
为横坐标作图，从所
实验二 LW-1钨的逸出功
实验二钨的逸出功实验逸出功：电子克服原子核的束缚,从材料表面逸出所需的最小能量，称为逸出功。
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逸出功。
L W－1 钨的逸出功综合实验仪为研究真空二极管内电子运动规律，了解热电子发射的有关物理现象提供便利，可进行理想真空二极管特性曲线测定，验证空间电荷区上二分之三次方定律。
利用里查逊直线法进行数据处理，测定钨的逸出功。
实验目的：1、研究真空二极管内电子运动规律，了解热电子发射的有关物理现象2、验证空间电荷区上二分之三次方定律。
3、测定理想真空二极管特性曲线4、利用里查逊直线法进行数据处理，测定钨的逸出功仪器配置了用于测量板压，板流的二直流数字表及测量灯丝电压的交流数字表，不用增添其他仪器、仪表便可进行实验，便利实用。
一、原理1、理想真空二极管的伏安特性图1表示真空二极管的两种基本结构。
在抽成高度真空（106 mmHg以上）的管壳中，密封着两个工作电极，一个叫阴极，一个叫阳极。
阴极被加热到很高的温度（一般高达2500K数量级）。
加热方式可以如图中（a）所示，通过另外一个灯丝间接加热（称为旁热式），也可以象图中（b）那样在阴极中直接通过加热（称为直热式）。
阴极加热以后能发射电子，这种现象称作热电子发射。
电子从金属表面逸出时必须克服一定的势垒，加热的作用就是提供给某些电子以必要的能量。
阴极温度愈高，单位时间逸出的电子数就愈多，能提供的电流就愈大。
这一过程与水分子从水面蒸发非常相似，温度愈高，水的蒸发也就愈快。
电子一旦逸出阴极，就能在真空中自由运动。
假如像图1中那样，在阳极和阴极间加上电压，使阳极相对于阴极带正电压，形成的电场将把电子驱向阳极，然后流经外电路又回到阴极，这一电流称为阳极电流。
它随两极之间所加电压大小而变化的关系称为二极管的伏安特性，如图2所示。
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。
钨的逸出功实验报告数据处理
钨的逸出功实验报告数据处理一、实验目的本实验旨在通过测量不同温度下钨的热电子发射电流，确定钨的逸出功，并加深对热电子发射现象和相关物理概念的理解。
二、实验原理根据热电子发射定律，金属中的自由电子在温度升高时，动能增大，部分电子具有足够的能量克服表面势垒而逸出金属表面，形成热电子发射电流。
热电子发射电流密度＄j$ 与温度＄T$ 之间的关系遵循理查森杜什曼（RichardsonDushman）方程：＼j ＝ A_0T^2e^｛＼frac{＼varphi}｛kT}｝＼其中，＄A_0$ 是与金属材料有关的常数，＄＼varphi$ 为金属的逸出功，＄k$ 为玻尔兹曼常数。
对上述方程两边取对数，可得：＼＼ln j ＝＼ln A_0 ＋ 2\ln T ＼frac{＼varphi}｛kT}＼若以＄＼ln j$ 为纵坐标，＄＼frac{1}｛T}＄为横坐标作图，可得一条直线。
直线的斜率为＄＼frac{＼varphi}｛k}＄，截距为＄＼lnA_0 ＋ 2\ln T$。
通过测量不同温度下的热电子发射电流，进行数据处理和直线拟合，即可求得钨的逸出功＄＼varphi$。
三、实验仪器1、热电子发射实验仪：包括钨丝阴极、阳极、加热电源、测量电路等。
2、温控仪：用于精确控制钨丝的温度。
3、数字电流表：测量热电子发射电流。
四、实验步骤1、连接实验仪器，确保电路连接正确无误。
2、开启温控仪，设置升温程序，使钨丝温度逐渐升高。
3、在不同温度下，记录数字电流表的读数，即热电子发射电流值。
4、测量足够多的数据点，以保证数据的准确性和可靠性。
五、实验数据记录｜温度＄T$ （K)｜热电子发射电流＄j$ （＄＼mu A$）｜｜｜｜｜1800|12|｜1900|28|｜2000|56|｜2100|98|｜2200|165|｜2300|257|｜2400|382|六、数据处理1、计算＄＼ln j$ 和＄＼frac{1}｛T}＄的值：｜温度＄T$ （K)｜热电子发射电流＄j$ （＄＼mu A$）｜＄＼ln j$ ｜＄＼frac{1}｛T}＄（＄＼times 10^｛－3} K^｛－1}＄）｜｜｜｜｜｜｜1800|12|01823|5556|｜1900|28|10296|5263|｜2000|56|17228|5000|｜2100|98|22833|4762|｜2200|165|28074|4545|｜2300|257|32472|4348|｜2400|382|36428|4167|2、以＄＼ln j$ 为纵坐标，＄＼frac{1}｛T}＄为横坐标，绘制散点图。
钨的逸出功测定
加速电场为 Ea
Ua r r1 ln 2 r1
Hale Waihona Puke 时，1 Ua有：lg I a lg I
0.439 2.30T
r1 ln
r2 r1
从右图可求得一定温度下的电流 I
实验内容
1.熟悉实验仪器，连接实验电路，接通电源，预热10 分钟； 2.取理想二极管灯丝电流 I f 从0.55~0.75A，每间隔 0.05A进行一次测量，对应每一灯丝电流，在阳极上 加25,36,49,64，…，144V电压，各测出一组阳极电 流 I a； 3.作出 lg I U a 图线，求出截距 lg I ，即可得到在不同 阴极温度时的零场热电子发射电流I； 4.作出 lg
dN 4 π f E 3 dE h
2m
3 2
E EF E exp 1 KT
1 2
逸出功定义：Eo
Eb EF e
热电子发射的电流强度主要和灯丝温度及金属电子 逸出功有关，灯丝温度越高或电子逸出功越小，电 流就越大。根据费米-狄拉克能量分布公式，可以导 出热电子发射的理查逊-热西曼公式：
I 1 图线，从直线斜率求出钨的逸出功 e T2 T
钨的逸出功测定
20101306033 钱君
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，这份能量就是电子逸出功。电子从加 热的金属中发射出来的现象叫做热电子发射。 热电子发射的性能与金属材料的逸出电势有 关。材料的逸出电位是电真空器件阴极材料 的选择中的重要参量。
钨的逸出功
-1.88606 -1.29243 -0.77211 -0.30016 0.119586 -1.85387 -1.284 -0.76447 -0.29843 0.126131
-1.85387 -1.27572 -0.75449 -0.29073 0.126456
钨的功函数的测定实验： ：光信息科学与技术 0801 柴英杰
0.012 mA 0.048 mA 0.161 mA 0.476 mA 1.286 mA 0.013 mA 0.05 mA 0.161 mA 0.488 mA 1.293 mA
0.013 mA 0.049 mA 0.167 mA 0.487 mA 1.302 mA 0.013 mA 0.051 mA 0.169 mA 0.501 mA 1.317 mA 0.014 mA 0.052 mA 0.172 mA 0.503 mA 1.337 mA 0.014 mA 0.053 mA 0.176 mA 0.512 mA 1.338 mA
截距 0.0641 -0.368 -0.8479 -1.373 -1.9829 I（A） 1.159044 0.428549 0.141938 0.042364 0.010402
数据处理表格： （查表 G3.1 得到对应温度）
(A) T(K) 1/T(1/K)
0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 1800 1880 1960 2040 2120 0.000556 0.000532 0.00051 0.00049 0.000472
得到的斜率为 k=-22674 R² = 0.9995 由公式得到：功函数为 E0 = ������������ = .602 × 0−19 × −22674 ÷ −5040 = 7.2070× 0−19 =4.499eV 和标准值的误差为： μ= |4.499 − 4.54| × 00% = 0.907% 4.54
金属钨电子逸出功的测量
金属钨电子逸出功的测量金属电子逸出功的测量是近代物理学一个重要实验，它不仅可以证明电子的存在，而且为无线电电子学发展起到过不可磨灭的作用。
1884年。
当美国著名发明家爱迪生对白炽灯进行研究时，他发现灯泡里的白炽碳丝会逸出带负电的电荷。
1897年J．J.汤姆孙用磁场截止法测量了这个电荷的荷质比，证明从白炽碳丝逸出的电荷就是电子，后来被称为热电子。
由此科学家确定了“有比原子小得多的微观粒子”，J．J.汤姆孙也被誉为“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。
随后，通过对热电子发射现象的进一步研究，导致了真空电子管的出现。
电子管曾在无线电电子学的发展史中起过重要的作用，虽然目前在电子线路中它已绝大部分被晶体管和集成电路所取代，但在一些特殊场合，如显像、示波等，仍必须使用真空电子管。
因此研究真空电子管的工作物质——阴极灯丝的电子发射特性(用逸出功大小表征)，仍具有实际意义。
选择熔点高、逸出功小的金属作阴极材料对提高真空电子管的性能是很重要的。
金属钨由于具有熔点高、制成的管子寿命长等优点而被当作常用的阴极灯丝材料。
影响钨的逸出功的主要因素有：金属的纯净度、表面沾附层及结构处理工艺等，分别研究它们对逸出功的影响有利于对制造工艺的改进，提高电子管的性能．在这个实验里我们将测量具有洁净表面的纯金属钨的逸出功，在该实验中，采用的里查逊直线法处理数据、利用光测高温计测量温度等均是甚为巧妙的实验方法。
因此它对学生的基本实验技能是一个很好的训练。
一、实验目的1. 学习金属电子理论，了解金属热电子发射的基本规律；2. 学习里查森直线法的数据处理技术；3. 测量钨的逸出功eφ(或逸出电位φ)。
二、实验仪器介绍．本实验采用东南大学物理系根据上述实验原理研制生产的 WF-5型逸出功测定仪．仪器主要部分包括理想二极管、二极管供电电源、温度测量系统和测量阳极电压、电流的电表等。
仪器具有以下特点：①将所有的电源和测量电表集成在一起，并将理想二极管、测温系统收缩到仪器内部，形成黑匣子式实验仪器。
金属电子逸出功的测定-物理实验中心
金属电子逸出功的测定金属电子的逸出功(或功函数),其常用单位为电子伏特(eV),它表征要使金属中比费米能极具有最大能量的电子逸出金属表面所需要给予的能量.称为逸出电势,与电量e的乘积等于以电子伏特为单位的电子逸出功。
[实验目的]1．用里查逊（Richardson）直线法测定金属钨的电子逸出功。
2．学习并熟练图解法数据处理的方法。
[实验原理]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时，在连接这二个电极的外电路中将有电流通过，如图所示。
这种电子从加热金属丝发射出来的现象，称为热电子发射。
1．电子的逸出功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米——狄拉克（Fermi-Dirac）分布的。
即（1）式中称费米能级。
在通常温度下由于金属表面与外界（真空）之间存在一个势垒，所以电子要从金属中逸出必须至少具有能量，在绝对零度时电子逸出金属至少需要从外界得到的能量为：称为金属电子的逸出功，其常用单位为电子伏特（ev）。
称为逸出电位，其数值等于以电子伏特表示的电子逸出功。
2．热电子发射公式根据费米—狄拉克能量分布公式（1）可以导出热电子发射的里查逊—杜什曼（Richar-dson-Dushman）公式（ （2）式中——热电子发射的电流强度，单位为安培。
——和阴极表面化学纯度有关的系数，单位为安培/厘米2·度2。
——阴极的有效发射面积，单位为平方厘米。
——玻尔兹曼常数。
3．里查逊直线法将（2）式两边除以，再取对数得到（3）从（3）可以看出，与成线性关系。
如果以作纵坐标，以为横坐标作图，从所得直线的斜率即可求出电子的逸出电位，从而求出电子的逸出功。
4．从加速场外延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阴极，必须在阴极和阳极间外加一个加速电场。
在加速电场的作用下，阴极发射电流和有如下的关系（4）对（4）式取对数得,把阴极和阳极做成共轴圆柱形，并忽略接触电位差和其它影响，则加速电场可表示为（5）式中和分别为阴极和阳极的半径，为加速电压，由（5）式可见，在一定的温度和管子结构时，和成线性关系。
逸出功的测量
逸出功的测量::实验内容::一、实验内容:1.学习了解热电子发射的基本规律;2.用里查孙直线法测定金属钨的电子逸出功;3.学习避开某些不易测常数而直接得到结果的实验数据处理方法。
二、实验原理:从固体物理学的金属电子理论知道，金属中电子的能量是量子化的，且服从泡利不相容原理，其传导电子的能量分布遵循费密??狄拉克分布。
在通常温度下，由于金属表面与外界之间存在着势垒，所以从能量的角度来看，金属中的电子是在一个势阱中运动，势阱的深度为E。
在热力学温b度零度时，电子所具有的最大能量为E，E称为费密能级，这时电子逸出金属表面至少需要从外界得到的能量为E,E,E,，E称为金 FF0bF0属电子的逸出功，常用电子伏特(V)作单位。
逸出功表征要使处于绝对零度的金属中具有最大能量的电子逸出金属表面所需要给予的最小能量。
是电子电荷，称为逸出电位。
电子从被加热金属中逸出的现象称为热电子发射。
热电子发射是通过提高金属温度的方法，改变电子的能量分布，使其中一部分电子的能量大于E，这些电子就可以从金属中发射出来。
不同的金属具有不同的逸出功，因此，逸出功的大小对热电子发0射的强弱有重要的影响。
实验常用里查孙直线法测定金属电子的逸出功。
1(热电子发射如图1所示，用钨丝作阴极的理想二极管，通以电流加热，并在阳极和阴极间加上正向电压(阳极为高电势)时，在外电路中就有电流通过。
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。
根据费密??狄拉克分布可以导出热电子发射遵守的里查孙??杜西曼公式2I , ASTexp(,) (1)-23式中I为热电子发射的电流强度，A为与阴极材料有关的系数，S为阴极的有效发射面积，为玻耳兹曼常数，,1.3807×10J/K，T为热阴-19极灯丝的热力学绝对温度(k为度数)，为逸出功，= 1.6022×10C。
从式(1)得, ASexp(,)两边取常用对数ln= lnAS, (2)从式(2)可以看出，ln与成线性关系。
金属钨的逸出功实验仪
金属钨的逸出功实验仪1．用里查逊（Richardson）直线法测定金属钨的电子逸出功。
2．学习数据处理的方法。
【实验原理】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时，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丝发射出来的现象，称为热电子发射。
研究热电子发射的目的之一可以选择合适的阴极材料。
诚然，可以在相同加热温度下测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，这是带有根本性的工作，因而更为重要。
1．电子的逸出功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米——狄拉克（Fermi-Dirac）分布的。
即式中称费米能级。
在通常温度下由于金属表面与外界（真空）之间存在一个势垒，在绝对零度时电子逸出金属至少需要从外界得到的能量为：称为金属电子的逸出功，其常用单位为电子伏特（ev），它表征要使处于绝对零度下的金属中具有最大能量的电子逸出金属表面所需要给予的能量。
称为逸出电位，其数值等于以电子伏特表示的电子逸出功。
可见，热电子发射就是用提高阴极温度的办法以改变电子的能量分布，使其中一部分电子的能量大于，这样能量大于的电子就可以从金属中发射出来。
因此，逸出功的大小，对热电子发射的强弱，具有决定性作用。
2．热电子发射公式根据费米—狄拉克能量分布，可以导出热电子发射的里查逊—杜什曼（Richar-dson-Dushman）公式I=AST 2e-e¢/kT式中——热电子发射的电流强度，单位为安培。
——和阴极表面化学纯度有关的系数，单位为安培/厘米2·度2。
——阴极的有效发射面积，单位为平方厘米。
——玻尔兹曼常数（K=1.38×10-23焦耳/开）。
原则上我们只要测定、、和，就可以计算出阴极材料的逸出功。
但困难在于和这两个量是难以直接测定的，所以在实际测量中常用下述的里查逊直线法，以设法避开和的测量。