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/eKTsJA（3 ） A.由于 A 以及面积 S 难以测量: 2ln()l()s则 与 为线性关系,利用此方法实验称理查逊直线法。2l()sT1B.发射电流测量加入电场 ,电流作相应修
2、正:E 124.39lnln()assUITr在选定温度下: ,由直线斜率可得零场发射电流lsaI:sIC.温度测量由 关系曲线得出。fT【实验内容】1， 按电路图连接电路，注意 与 勿连接错误；aUf2， 取灯丝电流 为 0.600、0.625、0.6500.775A，求得灯丝温度；fI3， 对应每灯丝电流 ，测量阳极电压 分别为 25、36 、49、64、81 、100、121 及 144Vf a对应阳极电流 ，阳极电压先粗调，再微调。sI4， 作 图，采用拟合方法求 ；lnsaIU:lnsI5， 作 图，拟合出逸出功与实验误差。21l()sT【实验结果与分析】1， 灯丝温度转换如表 1I
3、f/A 0.600 0.625 0.650 0.675 0.700 0.725 0.750 0.755 T/k 1880 1920 1960 2000 2040 2080 2120 2128 表 1 灯丝温度2， 对应阳极电流以及求 有下表（原始数据见预习报告）：lnsIT/K 1880 1920 1960 2000 2040 2080 2120 2128 25V -2.8302 -2.2256 -1.6348 -1.1026 -0.5639 -0.08338 0.415415 0.4824336V -2.8134 -2.2073 -1.6145 -1.0847 -0.5465 -0.0523
4、5 0.427879 0.4959249V -2.7969 -2.1893 -1.5995 -1.07 -0.5293 -0.03666 0.451076 0.5074264V -2.7806 -2.1716 -1.5799 -1.0385 -0.5125 -0.02122 0.468127 0.526581V -2.7646 -2.1542 -1.5654 -1.0217 -0.4959 -0.00501 0.487966 0.54349100V -2.7489 -2.1371 -1.5187 -1.0051 -0.4797 0.01094 0.49774 0.5579121V -2.718
5、1 -2.1203 -1.5325 -0.9889 -0.4620.026642 0.511625 0.57098144V -2.7031 -2.1037 -1.5187 -0.9755 -0.44790.044973 0.526502 0.58779lnIs= -2.92396 -2.31158 -1.72017 -1.1958 -0.64635 -0.16148 0.33606 0.4044Is= 0.05372 0.0991 0.17904 0.30246 0.523950.850884 1.399423 1.4984表 2 阳极电流以及 、lgsI3， 作 如下图 18：lnsaIU:
6、图 184，作 图以及求钨电子逸出功21lg()sT:0Wln(Is/T2) -18.002 -17.432 -16.398 -15.888 -15.442 -14.982 -14.921 -14.9211/T 0.00053 0.00052 0.00051 0.0005 0.00049 0.000481 0.000472 0.00047表 3 数据21lg()sT:用 origin 作图有：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 * XPar
7、ameter Value Error-A 8.47811 0.14054B -49746.96557 282.53898-R SD N P-0.9999 0.01708 8 0.0001说明该曲线,中,2ln()l()sTeASKT,l()8.4710.54AS4976.528.39B此时, 由 或2ln()l()sTeAKT42ln()l()1.0sAST:做简单的变换，得出01(4976.528.39)eV=4.286750.43104WeB eVK :与标准值 4.54eV 比较误差, 675%.5，误差分析：A， 有上述图像以及数据可以看出， 和 线性度都相当高，可以预lgsaIU:2
8、1lg()sT: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 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21lg()sT:验数据中同样有一样的情况，则原因不明。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、U a 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。
