金属电子逸出功实验报告.doc.docx

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-狄拉克分布，即：　　dN＝dW　　31　　4π223We　　W－WF　　kT 　　＋1 　　式中WF称费米能级　　c) 金属-真空界面表面势垒曲线 d) 逸出功定义：E0?Eb?EF?eV　　⑵、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　　公式。

　　I＝ASTe　　式中：I-热电子发射的电流强度 S-阴极金属的有效发射面积 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　　－　　eVkT 　　3、肖脱基效应 　　I＝AST2e　　eΦkT　　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然而由于Ea的存在，使阴极发射电子得到助力，发射电流较无电场时大这一现象称肖特基效应　　根据二极管理论，考虑到阴极和阳极共轴，且是园柱形，并忽略接触电势差和其它影响，可推得　　?Ea?1??logIa?logI?4.39Ia?Iexp???T2.30Tr??r1ln2　　r1　　a　　式中Ia和I0分别是加速电场为Ea和零时的阴极发射电流；r1和r2分别为阴极和阳极的半径；Ua为阳极电压　　4、外延法求零场发射电流　　?T1?I1?　　a~logIa???　　?T?I　　6?6　　5、查理逊直线法求逸出电势　　??I61?I11?　　??做曲线图?log,,?,log?T2T??T2,T??,求斜率 1?6?16??　　【实验内容】　　1、按图接好线路，经检查无误后，接通电源予热10分钟。

阳极+连1接线柱阳极-连6接线柱，灯丝电压+连3接线柱，--连5接线柱，安培表正极连4接线柱，负极连5接　　线柱，微安表正极连1接线柱，负极连2接线柱）　　2、取不同的灯丝电流If ，从0.50A开始，每隔0.05A测一次对每一电流If，测阳极电压为20，30，40，……，120伏时的电流Ia　　注意，If不能超过0.80A，以延长二极管寿命每改变一次电流值，要恒温5发钟，使阴极达到热平衡　　3、用单对数坐标纸作lgIa－a直线，求出截距1g I0，即求出不同电流If下的I0，查出对应的温度T　　4、作lg　　11II　　lg－直线求直线的斜率Δ /Δ 计算钨的逸出功eφ　　TT2TT2　　5、与公认值时e=4.54eV比较，作误差分析 【实验原始数据】 　　【数据处理】 1、lgIa－a曲线 　　根据原始数据计算出不同If下，lgIa与a的值，如表1所示　　表1不同If下lgIa与　　a　　的值　　由表1中的数据可做不同If下lgIa－a曲线，如图1所示 　　图1 lgIa－ 　　a曲线　　由上图可读出不同If下lgIa－a曲线的截距lgI0，如表2所示　　表2　　不同I对应的lgI　　2、lg　　IT2　　－　　1T　　曲线 知不同If对应不同温度，如表3所示。

　　表3 标准二极管的加热电流与温度的关系　　由表2和表3中数据可得lg　　和对应数据，如表4所示 2　　TT篇二：《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、了解热电子发射规律 2、掌握逸出功的测量方法 2、 学习一种数据处理方法　　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-狄拉克分布，即：　　dN＝dW　　31　　4π223We　　W－WF　　kT 　　＋1 　　式中WF称费米能级。

　　c) 金属-真空界面表面势垒曲线 d) 逸出功定义：E0?Eb?EF?eV　　⑵、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　　公式　　I＝ASTe　　式中：I-热电子发射的电流强度 S-阴极金属的有效发射面积 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　　－　　eVkT 　　3、肖脱基效应 　　I＝AST2e　　eΦkT　　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然而由于Ea的存在，使阴极发射电子得到助力，发射电流较无电场时大这一现象称肖特基效应　　根据二极管理论，考虑到阴极和阳极共轴，且是园柱形，并忽略接触电势差和其它影响，可推得　　?Ea?1??logIa?logI?4.39Ia?Iexp???T2.30Tr??r1ln2　　r1　　a　　式中Ia和I0分别是加速电场为Ea和零时的阴极发射电流；r1和r2分别为阴极和阳极的半径；Ua为阳极电压。

　　4、外延法求零场发射电流　　?T1?I1?　　a~logIa???　　?T?I　　6?6　　5、查理逊直线法求逸出电势　　??I61?I11?　　??做曲线图?log,,?,log?T2T??T2,T??,求斜率 1?6?16??　　【实验内容】　　1、按图接好线路，经检查无误后，接通电源予热10分钟阳极+连1接线柱阳极-连6接线柱，灯丝电压+连3接线柱，--连5接线柱，安培表正极连4接线柱，负极连5接　　线柱，微安表正极连1接线柱，负极连2接线柱）　　2、取不同的灯丝电流If ，从0.50A开始，每隔0.05A测一次对每一电流If，测阳极电压为20，30，40，……，120伏时的电流Ia　　注意，If不能超过0.80A，以延长二极管寿命每改变一次电流值，要恒温5发钟，使阴极达到热平衡　　3、用单对数坐标纸作lgIa－a直线，求出截距1g I0，即求出不同电流If下的I0，查出对应的温度T　　4、作lg　　11II　　lg－直线求直线的斜率Δ /Δ 计算钨的逸出功eφ　　TT2TT2　　5、与公认值时e=4.54eV比较，作误差分析 【实验原始数据】　　【数据处理】 1、lgIa－a曲线　　根据原始数据计算出不同If下，lgIa与a的值，如表1所示。

　　表1不同If下lgIa与　　a　　的值　　由表1中的数据可做不同If下lgIa－a曲线，如图1所示　　图1 lgIa－　　a曲线　　由上图可读出不同If下lgIa－a曲线的截距lgI0，如表2所示　　表2不同I　　对应的lgI　　2、lg　　IT2　　－　　1T　　曲线 知不同I　　f对应不同温度，如表3所示　　表3 标准二极管的加热电流与温度的关系　　由表2和表3中数据可得lg　　和对应数据，如表4所示 T2T篇三：金属电子逸出功的测量分析预习报告　　金属电子逸出功的测量分析　　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阴极材料（钨）的电子逸出功　　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　　根据固体物理中的金属电子理论，金属中的电子　　具有一定的能量，并遵从费米-狄拉克量子统计　　分布在T=0时，所有电子的能量都不能超过费　　米能量f，即高于f的能级上没有电子，但是，　　当温度升高时，将有一部分电子获得能量而处在　　高于f的能级上。

由于金属表面与真空之间有　　W高度为a的位能势垒，金属中的电子则可以看　　做处于深度为a的势阱内运动的电子气体图1　　所示，若电子从金属表面逸出，必须从外界获得　　能量： 图1 电子逸出功与Wf和Wa的关系 W　　W0?Wa?Wf（1）　　式中0称为逸出功，其单位常用电子伏特表示利用　　为逸出电位（单位为V） WW0?e?（e为电子电量），?又称　　二、热电子发射规律　　在温度T?0，金属内部部分电子获得大于逸出功的能量，从金属表面逃逸形成热电子发射电流根据金属中电子能量遵从费米-狄拉克量子统计分布规律，速度在v~dv之间的电子数目为：　　m1dn?2 2　　/kTdvhe（2）　　式中m为电子质量，h为普朗克常数，k为玻尔兹曼常数，由于能够从金属表面逸出的电子的能量必须大于势阱深度Wa，即W?Wf?Wa?Wf?W0，而W0??kT设电子的动　　2能为mv/2，则上式可以近似的写成：　　mW/kT?mv2/2kTdn?2 3ef?edvh（3）　　2mv/2x设电子垂直于金属表面，并沿x轴方向离开金属从而，要求电子沿x方向的动能　　必须大于逸出功　　数为： W0，而沿y和z方向的速度包含了所有可能。

于是，沿x方向发射的电子　　2m3Wf/kT?mvx2/2kT?mv2/2kTdn?2 e?edvx?eydvy?e?mvz/2kTdvzh???? （4） ??　　??　　令2kT2?kT?mv2m??2y/2kTedv?ed??vyy?m??m 2kT，则有???　　???　　同理可得???e2?mvz/2kT2kT2?kT??2dvz?ed??m??m ??　　从而（4）。