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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划大学物理实验电子逸出功实验报告数据坐标图形逸出功的测量电22李自帅XX摘要:本文对逸出功测量实验进行了原理分析，实验数据的处理。详细介绍了实验的原理以及数据处理方式。关键词：逸出功测量数据处理一、实验目的1.用里查孙直线法测定阴极材料的电子逸出功。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。在金属内部运动着的自由电子遵循类似的规律：金属中自由电子的能量是量子化的；电子具有全同性；能级的填充状态要符合泡利不相容原理。在热力
2、学零度及高温时，电子数按能量分布的曲线图1中的曲线所示。当温度升高时，电子数按能量分布的曲线图1中的曲线所示，少数电子能量上升到比之前的最大动能Wi还要高，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，如图2所示，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。根据以上理论，可以推导出关于热电子发射的里查孙德西曼公式：2?(
3、Wa?Wi)/kTJe?2(1?Re)ATe1式中Je为单位面积的发射电流，Wa-Wi为该金属的逸出功，A1为普适常数。若令2(1-Re)A1=A，可得发射电流Ie的公式：Ie?AST2e?e0?/kT此式即为本实验的理论依据。原则上看，似乎只要能测定式中有关的量Ie，A，S及T，就可以求出逸出功e0?的数值，实则不然。三、测量及数据处理1.A与S两个量的处理A这个量直接与金属表面对发射电子的反射系数有关，反射系数又与金属表面的化学春都有关系；另外由于金属表面是粗糙的，计算出的阴极发射面积与实际的有效面积S也可能有差异，所以这两个量难以测量，甚至无法测定。故将上式除以T再取以10为底的常用对数
4、，并以国际单位制并将e0和k的数值代入，可得lgIe3?lgAS?10?T2T222由此可以看出，lg(Ie/T)和1/T成线性关系，若以lg(Ie/T)和1/T分别作为纵坐标和横坐标，作图后由直线的斜率即可定出?。由于A与S对某一固定材料的阴极来说是常数，故lg(AS)一项只改变lg(Ie/T2)-1/T直线的截距，而不影响直线的斜率，这就避免了由于A和S不能准确测定以致影响确定的困难，此方法叫里查孙直线法。2.发射电流Ie的测量当电子不断从阴极发射出来飞往阳极的途中，所形成的空间电荷电场必将阻碍后续电子飞往阳极。为此，需维持阳极电位高于阴极，即在阳极于阴极之间外加一个加速场，使电子一旦逸出
5、，就能迅速飞往阳极。下图为测量Ie的示意图。但由于外加电场Ea的存在，就不能不影响热电子的发射，即出现肖特基效应。所谓肖特基效应，是指在热电子发射过程中受到阳极加速电场的影响，使电子从阴极发射出来时将得到一个助力，因而增加了电子发射的数量。增加后的值自然不是真正的Ie值，而必须作相应的处理。通常，在加速场Ea的作用下，阴极发射电流Ie与Ea有如下的关系：Ie?IeeT取以10为底的对数，并把阳极作成圆柱形，与阴极共轴，则有：式中r1r2分别为阴极和阳极的半径，Ua为阳极典雅，Ua为接触电位差及其他原因引起的电位差，一般情况下UaUa，故上式可写为：lgIe?lgIe由上式得，在阴极温度一定的情况下，值较大时）。可画出在不同阴极温度下的其外推至Ua?0lgIe，它们和阳极半径相同且共轴。实验时使保护环电位与阳极相近。保护环也保证了使用的灯丝中段的温度是均匀的，使得测量得到的阳极电流更加稳定可靠。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
