钨逸出电位测定t.docx

钨逸出电位测定t.docx钨的逸出电位的测定t
钨的逸出电位的测定t
钨的逸出电位的测定t
钨的逸出电位的测定
金属电子逸出功（或逸出电势）的测定实验是帮助我们认识金属内电子的运动规律和研究金属电子功函数的一个重要的物理实验。本实验加深关于热电子发射基本规律的认识，综合性地应用了直线测定法、外延测量法和补偿测量法等基本实验方法以及在数据办理方面的一些技巧，对培养实验者的基本实验素质是很有帮助的。
【实验目的】
．认识关于热电子发射的基本规律。
2 ．用里查逊（ Ricbaedson ）直线法测定钨丝的电子逸出电位 。
【实验原理】
在高度真空的管子中， 装上两个电极（如一般的二极管），其中一个用被测的金属丝作成。若是金属丝通以电流加热，在另一个“冷”的电极上加上比金属丝为正
的电位，那么在连接这两个电极的外电路中将有电流经过（如图 1），这种现象称为热电子发射。研究热电子发射的目的之一就是要选择合适的阴极物质。实验和理论
证明：影响灯丝发射电流密度的主要参量是灯丝温度和灯丝物质的遍出功。灯丝温度愈高，发射电流密度愈大；金属的逸出功愈小，发射的电流密度亦愈大。因此理想的纯金属热电子发射体应该是拥有较小的逸出功而有较高的熔点，使得工作温度得以提高，以期获取较大的发射电流。目前应用最广泛的纯金属阴极是钨，个其他亦有银鉭等金属。
．电子的逸出功
依照固体物理中金属的电子论，金属中的传导电子拥有必然的能量。但是它们
处于简并情况，单个原子中的每一能级分裂为好多很凑近的能级， 好像一连续的带，称之为“能带”。现代电子论认为金属中电子能量分配不是依照麦克斯韦 （Maxwell ）分布，而是按费密一狄喇克（ Felmi －Dirac ）统计公式分布的。
图 1
绝对零度时其能量分布曲线
图 2
电子的能量分布曲线
即
f (W)
dN
4
( 2m)
2 w 2
1
(1)
3
1
dW
h3
e
W Wi
1
kT
在绝对零度时其能量分布曲线如图
33－2 中曲线（1）所示，此时电子拥有最大的动
能为 Wi（称为费密能级）。当温度高升时。（比方 1500K），电子的能量分布曲线如
图 33－ 2 中（ 2）所示。其中能量较大的少许电子拥有比 Wi 更高的能量，而且拥有
这样能量的电子数随能量的增加而指数递减。
图 3 电子的逸出功
在平时温度下，金属中为什么几乎没有电子从其表面挣脱出来呢 这是由于金属
表面存在一个厚约 10 --10 米左右的电子一正电荷的偶电层，阻拦电子从金属表面逸
出。也就是说金属表面与外界之间有位能壁垒 Wa 。电子要从金属中逸出最少拥有
钨的逸出电位的测定t
钨的逸出电位的测定t
钨的逸出电位的测定t
动能 Wa ，即必定战胜偶电层的阻力作功
（如图 3 ）。这个功就叫做电子的逸出功，以 W。表示之，显然，
W0 Wa Wi e
W。的常用单位为电子伏特 （eV）它表征要使处于绝对零度下的金属中拥有最大
能量的电子逸出金属表面所需要恩赐的能量。 称为逸出电位，其数值等于以电子伏特表示的电子逸出功，单位为伏特。
2．热电子发射：
（1）里查逊一杜斯曼公式
依照费密一狄喇克的能量分布公式 （ 1）能够导出热电子发射的里查逊一杜斯曼
RIChardson～ Dllshman ）公式（推导见附录）：
e
I s AST 2e kT
（2）
式中： I s——热电子发射的电流强度（单位：安培）
S——阴极金属的有效发射面积（单位：厘米 2 ）
T ——热阴极的绝对温度（ K ）
——阳板金属的电子逸出功（电子伏特）
k——玻尔兹曼常数 k ＝ 1 ． 38 ×10－”焦耳／开
——与阴极化学纯度有关的系数
原则上，只要测定 I s 、A．S 和 T，我们就可以据据（ 2）式算出阳极的逸出功 e 。