逸出功的测量实验报告.doc

逸出功的测量
实验人：丁昶 班级：环41 学号：2004010310
实验日期：2006-4-10
实验目的：

用里查孙直线法测定阴极材料（钨）的电子逸出功。通过实验了解热电子发射的规律和掌握逸出功的测量方法。有电子从加热了的金属丝中射出，这种现象称为热电子发射。

实验原理：

由于金属与真空之间有位能壁垒Wa，因此电子要从金属中逸出，必须具有大于Wa的动能。W0=Wa-Wi即为逸出功。逸出功的大小对热电子发射的强弱有决定性的作用。

关于热电子发射的里查孙—德西曼公式

式中为单位面积的发射电流，为该金属的逸出功，单位常用电子伏特表示，称为逸出电位，为普适常数，=60.09 为金属表面对发射电子的反射系数。
若令，则，
于是得发射电流的公式：，S为阴极金属的有效发射面积。

测量及数据处理：

一、A与S两个量的处理
A与S这两个量，由于实际的各种原因而难以测量，甚至无法测量。
可对上面的公式进行适当处理，使得与成线性关系，由直线的斜率可以求得的大小，此方法叫做里查孙直线法。处理后的公式如下：
二、发射电流的测量
在一般情况下，外加电压，所以有
可见，在阴极温度一定的情况下，与成线性关系。可以画出在不同阴极温度下的与的关系曲线，并将其外推至=0处，此时的即为，由此可以订出所需要的值。
三、温度T的测量
方法：通过测量阴极加热电流来确定阴极温度。对于纯钨丝，一定的比加热电流与阴极温度的关系已经有前人精确地测算出了，并列成表。，其中为阴极加热电流，为阴极钨丝直径。可以由阴极电流的大小得出比加热电流的大小，从而查表得出对应的温度。
四、实验任务
（1）根据二极管的结构和测量的原理以及电压测量电路和加速电源线路设计好使用而完整的实验线路图，并按教材给出的字符进行标注，设计时应该考虑到下列问题：
1. 灯丝KH两段有电压降，怎样才能直接测出灯丝KH中点和极板之间的电压。
2. 将两个18的电阻R串联后并联在灯丝两端起什么作用？它们对于测量灯丝的电流有何影响？
3. 保护电极的作用是什么？它应该怎样接入电路中？
使得阳极和灯丝间的电场均匀，另外保证了所使用的灯丝中断的温度均匀。因为保护电极的电位应该与阳极相近，所以应该与加速电源的正极端相连。
4. 实验中怎样用一块数字电压表完成发射电流和加速电压的测量（仔细考虑电压测量电路中开关的作用）？
测量发射电流时，倒向左侧，测量两段的电压值。测量加速电压时，需要配上分压电路使电表的量程扩大为200V，倒向右侧。
（2）根据教师审查过的设计线路图接线。
（3）在一定灯丝温度（对应于某一灯丝电流）下，测定加速电压和阳极电流的关系。从25V开始逐步增加，测6~7个点。请考虑这6~7个值应如何选取，处理数据才比较方便？
（4）灯丝电流从0.50A开始，每隔0.04A作一次上述测定，最大电流取0.70A。应指出，调节时灯丝电流不宜超过0.75A，以延长灯丝寿命。
（5）用直线拟合法处理数据：求出值和逸出功的值。
（6）作-曲线和-曲线，由图求出值，从而得出逸出功的值。
数据记录：
灯丝电流：0.50A

灯丝电流：0.54A

灯丝电流：0.58A

灯丝电流：0.62A

灯丝电流：0.66A

灯丝电流：0.70A