2022年2022年金属电子逸出功的测量与分析 .pdf

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1、金属逸出功的测量与分析2009 年 10 月 11 日物理工程与技术学院光信息科学与技术07 级 1 班实验人：乐广龙07305939 参加人：林 铭 07305938 【实验目的】1， 了解费米狄拉克量子统计规律；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印记材料（钨）的电子逸出功。【实验原理】（1）电子需要 Wo=Wa-Wf才能逸出。（2）热发射电流密度2/eK TsJATe（3）A.由于 A 以及面积 S难以测量 : 2ln()ln()sTeASTKT则2ln()sTT与1T为线性关系 ,利用此方法实验称理查逊直线法。B.发射电流测量加入电场E,电流作相应修

2、正: 1124.39lnlnln()assUIITrrr在选定温度下 :lnsaIU,由直线斜率可得零场发射电流sIC.温度测量由fTI关系曲线得出。【实验内容】1， 按电路图连接电路，注意aU与fU勿连接错误；2， 取灯丝电流fI为 0.600、0.625、0.6500.775A，求得灯丝温度；3， 对应每灯丝电流fI，测量阳极电压aU分别为 25、36、49、64、81、100、121 及 144V对应阳极电流sI，阳极电压先粗调，再微调。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -

3、- 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 4， 作lnsaIU图，采用拟合方法求lnsI；5， 作21ln()sTTT图，拟合出逸出功与实验误差。【实验结果与分析】1， 灯丝温度转换如表1 If/A0.600 0.625 0.650 0.675 0.700 0.725 0.750 0.755 T/k1880 1920 1960 2000 2040 2080 2120 2128 表 1 灯丝温度2， 对应阳极电流以及求lnsI有下表（原始数据见预习报告）：T/K1880 1920 1960 2000 2040 2080 2120 2128 25V-2.8302-2.2256

4、-1.6348-1.1026-0.5639 -0.083380.4154150.4824336V-2.8134-2.2073-1.6145-1.0847-0.5465 -0.052350.4278790.4959249V-2.7969-2.1893-1.5995-1.07-0.5293 -0.036660.4510760.5074264V-2.7806-2.1716-1.5799-1.0385-0.5125 -0.021220.4681270.526581V-2.7646-2.1542-1.5654-1.0217-0.4959 -0.005010.4879660.54349100V-2.748

5、9-2.1371-1.5187-1.0051-0.4797 0.010940.497740.5579121V-2.7181-2.1203-1.5325-0.9889-0.4620.0266420.5116250.57098144V-2.7031-2.1037-1.5187-0.9755-0.44790.0449730.5265020.58779lnIs=-2.92396 -2.31158 -1.72017 -1.1958 -0.64635 -0.16148 0.33606 0.4044 Is=0.053720.0991 0.17904 0.30246 0.523950.8508841.3994

6、231.4984表 2 阳极电流以及lgsI、sI3， 作lnsaIU如下图 18：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 图 18 4，作21lg()sTTT图以及求钨电子逸出功0Wln(Is/T2)-18.002 -17.432 -16.398 -15.888 -15.442 -14.982 -14.921 -14.921 1/T0.000530.000520.000510.00050.000490.0004810.

7、0004720.00047表 3 21lg()sTTT数据用 origin 作图有：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 图 9 再做线性拟合，origin 结果有：2009/11/4 12:12 /Graph2 (2455139) Linear Regression for DATA1_B: Y = A + B * X Parameter Value Error - A 8.47811 0.14054 B -4974

8、6.96557 282.53898 - R SD N P - -0.9999 0.01708 8 0.0001 说明该曲线 ,2ln()ln()sTeASTKT中, ln()8.478110.14054AAS,49746.96557282.53898eBK此时 ,由2ln()ln()sTeASTK T或42ln()ln()1.1604810sTASTT做简单的变换，得出名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 01(497

9、46.96557282.53898)eV =4.286750.0243511604.8WeBeVK与标准值4.54eV 比较误差 ,4.544.286755.578%4.545，误差分析：A， 有上述图像以及数据可以看出，lgsaIU和21lg()sTTT线性度都相当高，可以预见实验应该误差不大。B， 此处使用数据为第二周测量值，实验前进行充分预热，测量数据时考虑了稳定的问题，因此数据波荡不大，线性拟合度均达到99.99%以上，当然这也是数据较少量带来的。C， 最后21lg()sTTT在 1 /T=0.0053K-1处不接近线性，原猜测是预热不够，但是在第一周实验数据中同样有一样的情况，则原因

10、不明。D，实验值比理论值偏小约5.578%是因为电场引入的偏差没有完全去除. 【思考与讨论】1， 本实验中需要测量哪些物理量？为什么？测量 Uf、Ua以及 If，由于公式显示的A，S等不容易测量，需要间接测量电压值来转换成逸出功数据。2， 实验中如何测量阴极与阳极之间的电位差？使用电压表并联在阴极以及两电阻之间。3， 试验中如何稳定阴极温度？每次调整了电压Ua，等待 12 分钟让电流稳定，温度才达到稳定值。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -