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逸出功的测量
逸出功的测量
粗略地讲，电子在金属内部所具有的能量低于在外部所具有的能量，因而逸出金属表
面时需要给电子提供一定的能量，这份能量称为电子的逸出功。 在一高度真空的玻璃管中装上两个电极（如普通的二极管），其中一个用金属丝作成（一般称为阴极），并通以
电流使之加热；在另一电极（即阳极）上加一高于金属丝的正电位，则在连接这两个电极的外电路中就有电流通过。反之，若被加热金属丝的电位高于阳极，则外电路中就没有电流。有电子从加热了的金属丝中射出，这现象称为热电子发射。研究各种材料在不同温度下的热电子发射，对于以热阴极为基础的各种电子管的研制是极为重要的，电子的逸出功正是热电子发射的一个基本物理参量。
一、 实验目的
1） 用里查孙直线法测定阴极材料（钨）的电子逸出功；
2） 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。二、 实验原理
根据量子论，原子内电子的能级是量子化的。当某一能级被一个电子所占有，其他的电子就不能再占有这个能级。在金属内部运动着的自由电子遵循类似的规律：①金属中自由电子的能量是量子化的；②电子具有全同性（即各电子是不可区分的）；③能级的填充状况要符合泡利不相容原理。根据现代的量子论观点，金属中电子的能量分布服从费密—狄喇克分布。在热力学温度零度时，电子数按能量的分布曲线如左图中的曲线①所示，此时电子所
电子能量分布图
具有的最大动能为 Wi。当温度升高时，电子能量分
布曲线如上图中的曲线②所示，其中少数电子能量上升到比 Wi 高，并且电子数以接
近于指数的规律减少。
由于金属与真空之间有位能壁垒 Wa，如右图（ d 为电子距金属外表面的距离）。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。热电子发射是用
提高阴极温度的办法以改变电子的能量分布，使动能大于 Wi 的电子增多，从而使动能大
于 Wa的电子数达到一可观测的大小，这位能势垒图
时动能大于 Wa的电子就有可能从金属
发射出来。可见，逸出功的大小对热电子发射的强弱有决定性的作用。
根据以上的理论，可以推导出关于热电子发射的里查孙—德西曼公式：
其中， Je 是单位面积发射的电流，
特表示， 称为逸出电位， A1为普适常数，
电子的反射系数。 T 为热力学温度。

为该金属的逸出功，单位常用电子伏
A1=/(cm·K)2 。 Re为金属表面对发射
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。
三、 测量及数据处理
A与 S 两个量的处理
这个量直接与金属表面对发射电子的反射系数Re有关，而 Re又与金属表面的化学
纯度有很大关系，其数值决定于位能壁垒。如果金属表面处理不够洁净，电子管内真空度
又不够高，则所得的 Re 值就有很大差别，直接影响到 A 值。其次由于金属表面是