3、金屬電子逸出功V2

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)2金屬電子逸出功深圳大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心歷史回眸20世紀(jì)前半葉，真空管在無線電歷史上曾起過十分重要的作用，真空管通電加熱金屬絲發(fā)射電子稱為熱電子發(fā)射，當(dāng)時(shí)叫“熱離子學(xué)”

1928年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國倫敦大學(xué)的O.W.里查森以表彰他對熱電子發(fā)射現(xiàn)象的工作，特別是發(fā)現(xiàn)了以他的名字命名的定律。 （OwenWillansRichardson，1879—1959）1897年:劍橋大學(xué)，在J.J.湯姆孫領(lǐng)導(dǎo)的卡文迪什實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)。這一年正值J.J.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子。1900年:留校在卡文迪什實(shí)驗(yàn)室。1901年在劍橋哲學(xué)學(xué)會(huì)上宣讀了兩篇論文，第一次提出了熱離子遵守的規(guī)律。1906年，27歲，美國普林斯頓大學(xué)任物理學(xué)教授，繼續(xù)熱離子學(xué)的研究。熱離子學(xué)（thermionics）這個(gè)詞就是他在1909年作為論文題目首先提出的。1914年出版《物質(zhì)的電子論》；后來成為對電子學(xué)和無線電學(xué)生學(xué)習(xí)的主要課本。他的研究生中有K.T.康普頓和A.H.康普頓兩兄弟。A.H.康普頓以發(fā)現(xiàn)“康普頓效應(yīng)”獲1927年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他的另一位研究生戴維森因發(fā)現(xiàn)電子衍射獲1937年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

OwenWillansRichardson

里查森

1879—1959

歷史回眸一實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉄犭娮影l(fā)射的基本規(guī)律；學(xué)習(xí)用理查森直線法測量鎢的逸出電勢V;學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理的方法。二實(shí)驗(yàn)原理/2.1什么是金屬電子逸出功費(fèi)米-狄拉克分布規(guī)律：在金屬內(nèi)部，電子按由低能態(tài)到高能態(tài)的次序占據(jù)，服從如右上圖所示，在絕對零度時(shí)電子的最大動(dòng)能是EF。當(dāng)溫度升高時(shí)，有少部分電子的能量大于EF，能量的變化在~0.1eV量級。逸出功：指要使電子從固體表面逸出，所必須提供的最小能量，用

?Φ表示。測量時(shí)，逸出功等于費(fèi)米能與真空能級之間的能量差，右下圖為金屬鎢表面電子的勢能曲線。U為逸出電勢玻爾茲曼常數(shù),k=1.38×10－23焦/開逸出功發(fā)射熱電子的陰極的絕對溫度熱電子發(fā)射的電流強(qiáng)度和陰極表面化學(xué)純度有關(guān)的系數(shù)陰極有效發(fā)射面積1、里查遜—杜西曼公式（Richardson-Dushmanformula）二實(shí)驗(yàn)原理/2.2電子逸出功的測量方法問題：A，S很難測定方法：里查遜直線法

取對數(shù)得：二實(shí)驗(yàn)原理/2.2電子逸出功的測量方法2、里查遜直線法里查遜直線法優(yōu)點(diǎn)：可以不必測出

A、S的具體數(shù)值，只要測出I，T的關(guān)系，由斜率可以得到逸出電勢U。帶入常數(shù)得：溫度T可由通過燈絲的電流給出T的測量解決了0.580.600.620.640.660.680.702.062.102.142.182.222.262.30測金屬絲做成的陰極K，通過電流加熱，在陽極加正向電壓，則在連接這兩個(gè)電極的外圍電路中將有電流

Ia通過。用

I表示在陰極與陽極間不存在加速電場情況下的熱電子發(fā)射電流，根據(jù)肖特基效應(yīng)，I和Ia的關(guān)系是：二實(shí)驗(yàn)原理/2.2電子逸出功的測量方法3、用外延法求零場電流

取對數(shù)：陰極和陽極做成共軸圓柱形二實(shí)驗(yàn)原理/2.2電子逸出功的測量方法如圖2，擬合曲線的截距就是該溫度下的lgI。有公式2，就可以作圖，求逸出電勢U了I的測量也解決了WH-II型金屬電子逸出功測定儀面板三實(shí)驗(yàn)儀器燈絲電流If陽極電壓Ua陽極電流IaIf調(diào)節(jié)旋鈕Ua調(diào)節(jié)旋鈕真空管開關(guān)25364964811001210.58191920202021210.60333334343536360.62555657585960610.649092939596981000.661441461481511531561580.682232272302342382412455678910112.061.2791.2791.3011.3011.3011.3221.3222.101.5191.5191.5311.5311.5441.5561.5562.141.7401.7481.7561.7631.7711.7781.7852.181.9541.9641.9681.9781.9821.9912.0002.222.1582.1642.1702.1792.1852.1932.1992.262.3482.3562.3622.3692.3772.3822.389表1：表2：四數(shù)據(jù)處理示例2.062.102.142.182.222.26-4.761-4.521-4.297-4.082-3.877-3.685-11.389-11.165-10.958-10.759-10.569-10.