逸出功的测量数据处理
逸出功的测量
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。
逸出功测量实验报告
逸出功测量实验报告逸出功测量实验报告引言逸出功是指物质表面上的电子从固体内部逸出到外部所需的能量。
逸出功的大小与物质的性质有关，通过测量逸出功可以了解物质的电子结构和表面性质。
本实验旨在通过测量逸出功来研究不同材料的表面性质，并分析实验结果。
实验装置与步骤实验装置主要包括逸出功测量装置、光源、电子能量分析器和样品台。
实验步骤如下：首先，将待测材料放置在样品台上，并将光源照射在样品上；然后，通过电子能量分析器测量逸出电子的能量和角度分布；最后，根据测量结果计算逸出功。
实验结果与分析通过实验测量得到了不同材料的逸出功数据，并进行了分析。
结果显示，逸出功与材料的表面性质密切相关。
例如，金属材料的逸出功通常较低，这是因为金属表面存在大量自由电子，容易逸出；而半导体材料的逸出功较高，这是因为半导体表面的电子结构复杂，逸出电子需要克服更高的势垒。
此外，逸出功还与材料的化学成分和结构有关。
实验结果表明，不同合金材料的逸出功存在差异，这是由于合金中不同元素的化学性质不同。
同时，通过对不同晶面的逸出功测量，发现晶面的结构对逸出功也有影响。
例如，某些晶面上的原子排列更紧密，逸出功较低；而其他晶面上的原子排列较松散，逸出功较高。
实验结果的意义与应用逸出功测量在材料科学和表面物理研究中具有重要意义。
首先，逸出功是评价材料电子结构和表面性质的重要参数，可以为材料设计和表面改性提供依据。
其次，逸出功测量还可用于研究材料的光电子发射特性，包括光电效应和光电子能谱分析。
此外，逸出功测量还可应用于半导体器件的制备和表征，以及光电子器件的研究。
结论通过逸出功测量实验，我们可以了解不同材料的表面性质和电子结构。
逸出功的大小与材料的性质、化学成分和结构密切相关。
逸出功测量在材料科学和表面物理研究中具有重要意义，并可应用于材料设计、表面改性和光电子器件等领域。
本实验为进一步研究材料的电子结构和表面性质提供了基础。
致谢在此，感谢实验中提供的仪器设备和技术支持，以及实验中的指导和帮助。
金属电子逸出功的测定
金属电子逸出功的测定
05112 杨昊庆10.23
一、实验数据的记录与处理
4.计算
逸出电压U=K/(-5.04E03)=-22639/(-5.04E03) V=4.492V
逸出功eU=4.429 eV
理论值eU’=4.54 eV
相对误差E=2.5%
二、实验的反思感悟与总结
1.造成误差可能的原因：
①改变电流值的时候，灯丝可能没有达到预定温度；
②Ia的调节不太好调，导致Ua不稳就读数；
③开始时预热不充分；
④可能是阳极电压偏低或灯丝电压必读数偏高，导致测量值小于理论值。
2.里查逊直线的优点：
不用知道B和S的数值，就可以求出逸出功，这种思想应该牢牢掌握。
3.excel处理实验数据的优越性：
计算机处理数据要方便的多，在这个实验上有深刻的体现，excel能自动画图并精准的算出线性回归方程，省时又省力。
4.感悟
这个实验的操作很简单，在excel的帮助下数据处理也很简单，而且没有不确定度的计算，可以说是本学期最简单的实验之一。
但是有两点让我感触很深。
一是里查逊直线的思想，二是君子生非异也，善假于物，一定要好好掌握计算机技术的应用。
处理金属逸出功实验数据的三种方法
１６ ９
－ ． ４ ４０ ４
２４ ０
— ３ ３５ ７
２２ １
－ ．２ ３１ １
ｎ和 ｒ分别为阴极和 阳极 的半径 ， 为 阳极 电压 ， 为 阴极发射 ２ ， 电流 。式 （ ） 以看 出， 阴极温度及管子结构一定 的情况下 ， ， 与 １可 在 ｌ ｇ
１ 一． ～． —． —． — ７ ｇ 告 １９ １３ １２ １５ ９３ １３ １２ ０９ ０６ ． ５ １ ６ １ ７
根据 肖特基 （ｃ ０ ｋ ） 系式 可得出在一定 温度 Ｔ时 ｓ ｈｔ ｖ 关 ｔ 阴极发射电流、 与加速 电压的关系式
表 ３ 不 同灯丝温度时的零场 电流及其换算值
ｌ 器 ｇ ，
（ １ ）
Ｔ ｘ０） （ ｌｋ
ｌ
ｌＯ ８
－ ．８ ５０ ２
１８ ８
— ．８ ４５ ５
１ ｅ ＝ ｇ － ｇ ｌ ｌＡＳ ５
ｒ ．
．
０９１ 等 ３ｘ０ ３
（） ２
式 中：——热 电子发射的电流强度 （ 安培 ）卜 ； 热阴极的绝对 温度 （ ） 开 ； 阴极金 属的有效 发射面 积 （ 米 ：； ——与阴极 化 厘 ）Ａ 学纯度有关 的系数 ： 由于 Ａ与 对某一 固定材料 的阴极来说是 常数 ．
— — —
１８ ８ １６ ９ ２４ ０ ２０ １
－ ．７ ７ — ．６ ６ — ． ９ — ． ｌ ４ ５ ４２ ７ ４２ ６ ２ ５ ４２ ８ — ４ － ．３ ６ － ．２ １ － ． １ ５ ４２ ４１ ４ ２ ６ ４２ ９ ４２ ８ ２ — ．４ １ — ． ７ － ． ０ — ． ３ ３ ７ ３７ ５ ７ ３ ３７ ５ ３ ３７ ５ — ．１ ７ － ．Ｏ ９ － ．０ ３ － ９ ８ ２ ３ ６ ３７ ９ ３７ ３ ３６ ６ ７ — ．８ ７ － ． ２ — ． ６ － ． ｌ ３２ ０ ３２ ５ ７ ３２ ０ ６ ３２ ２ — ．５ ７ － ．５ ３ — ． ｌ ９ — ３ ６ ６ ３ ５ ３２ ０ ３２ １ ３２ ９ ２ — ．６ ７ — ． Ｏ － ． ３ － ． ６ ２８ ９ ２８ ４ ６ ２８ ３ ５ ２８ ８ — ４ １ － ．３ ４ — ．３ ９ － ． ５ ４ ２８ ３ ２８ ７ ２８ ０ ２８ ９ ２
金属电子逸出功的测定的计算机数据处理
识， 主要因为数据处理过程 比较繁杂 ， 但其又是 比
较重要 的知识点 。如果 能够 利用 简单 的数据 处理 软件 ， 使 数 据处 理 程序 化 ； 同时 ， 又 不失 数 据 处理 过程 的直观 性 ， 这 对 大 学 物 理教 学 将 有 重要 的推 动作 用 。金 属 电子逸 出功 的测定 是大 学物理 实验
ｌ ｇ ／ 一 ｌ ｇ Ｉ 。 ＋
（ ２ ）
将 上式两 边 除 以 Ｔ ２ ， 取 对数 得 ：
ｌ ｇ （ Ｉ ｏ ／ Ｔ 。 ）＝ ＝ ＝ｌ ｇ （ Ａ Ｓ） 一 ／ ２ ． ３ ０ ＫＴ
—
／ Ｔ （ ５ ）
ｌ ｇ （ Ａ Ｓ） 一５ ． ０ ４× １ ０ 。 ／ Ｔ
金属材料有不同的逸 出功， 逸 出功对热电子发射
图２ 二极 管 电子 电流 曲线
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ １ — １ ８
基金项 目： 贵州省科学技术基金 （ 黔科合 Ｊ 字Ｅ ２ ０ １ ２ ￣ ２ １ ４ ０ 号） ； 贵州大学青年基金 （ ２ Ｏ １ Ｏ 一１ １ ）
金 属 电子 逸 出功 的测 定 的计 算 机 数 据 处理
白光富 ， 王 国振 ， 陈 涛
（ 贵州大学 ， 贵州 贵 阳 ５ ５ ０ ０ ２ ５ ）
摘 快捷 。 关 键
要： 通过测量金属 电子逸 出功 实 验 ， 通过 简单 软件 进行 数据 处 理 ， 使实 验数 据处 理更 直 观 ， 词： 大学 物理 实验 ； 金属电子逸出功 ； 数据处理 文献标志码 ： Ａ
也与阴极材料有关 。 本实验是测定钨的逸 出功＿ ４ ］ 。
逸出功测量实验报告
逸出功测量实验报告《逸出功测量实验报告》实验目的：本实验旨在通过测量金属表面的逸出功，探究不同金属的电子逸出能力，从而了解金属的电子结构特性。
实验原理：逸出功是指克服金属内部电子相互作用力，使电子从金属表面逸出所需的能量。
通过光电效应实验，可以测量出金属表面的逸出功。
当金属表面受到光的照射时，光子的能量可以激发金属内部的电子，使其逸出金属表面。
根据光电效应的原理，逸出电子的动能与光子的能量之差等于金属表面的逸出功。
实验步骤：1. 准备不同金属的样品，如铝、铜、铁等。
2. 使用光电效应仪器，将金属样品置于光电管的阳极上。
3. 调节光源的波长和强度，照射金属表面，使金属表面的电子被激发逸出。
4. 测量逸出电子的动能，根据光子的能量和逸出电子的动能的关系，计算出金属表面的逸出功。
实验结果：通过实验测量，得到了不同金属表面的逸出功数据。
发现不同金属的逸出功存在一定差异，这与金属的电子结构有关。
通常来说，逸出功较小的金属具有更好的导电性和热导性，因为它们的电子更容易逸出金属表面。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了金属的电子结构特性，了解了不同金属的逸出功差异。
这对于材料科学和工程应用具有重要意义。
同时，本实验也展示了光电效应在材料研究中的重要应用价值。
总结：逸出功测量实验是一项重要的材料性能测试方法，它可以帮助我们了解金属的电子结构特性，为材料科学的研究和工程应用提供重要参考。
希望通过本次实验，同学们能够更加深入地了解材料的特性和性能，为未来的科学研究和工程创新做出更大的贡献。
逸出功的测量实验报告
逸出功的测量实验报告
《逸出功的测量实验报告》
在物理学中，逸出功是指从金属表面逸出的最小能量。
测量逸出功对于理解金
属的电子结构和性质具有重要意义。
本实验旨在通过实验方法测量金属的逸出功，并对实验结果进行分析。
实验过程中，我们选择了几种常见金属作为实验样品，包括铜、铝、铁等。
首先，我们将金属样品放置在真空室中，并通过加热或光照的方式激发金属表面
的电子。
随后，我们使用逸出功仪器测量金属表面逸出的电子能量，并记录实
验数据。
通过实验数据的分析，我们发现不同金属的逸出功存在一定的差异。
这一结果
与理论预期相符，因为不同金属的电子结构和束缚能会影响逸出功的大小。
此外，我们还发现逸出功与金属的表面特性和处理方式有关，例如金属的晶格结构、表面粗糙度等因素也会对逸出功产生影响。
通过本次实验，我们不仅成功测量了几种常见金属的逸出功，还深入了解了逸
出功与金属性质之间的关系。
这些实验结果对于深入理解金属的电子结构和应
用于光电器件等领域具有重要意义。
总的来说，本次实验为我们提供了一种简单而有效的方法来测量金属的逸出功，并为我们提供了更深入的认识金属性质的机会。
我们相信通过不断的实验探索
和理论分析，我们将能够更好地理解金属的电子结构和性质，为相关领域的研
究和应用提供更多的参考和支持。
逸出功的测量
一、实验原理
逸出功的概念 提高温度可以改变金属中电子的能量 分布
由里查孙-德西曼热电子发射公式可得：
I e AST e
2 e0 / kT
一、实验原理——巧用数学变换
避开不易测准量A、S，曲线化直线
Ie lg 2 lg( AS ) 5039 T T
Ie 1 lg ~ 2 测出 T T
直线斜率，可得逸出功Φ— —里查孙直线法
一、实验原理——T、Ie的测量原理图
T 的测量——本实验测量If 查表确定T Ie的测量——实验条件下
I I ee
' e
' e
4.39 Ea / T
4.39 1 lg I lg I e Ua 2.303 r1 ln( r2 / r1 )
测量原理图讨论
四、数据处理要求
1.利用半对数坐标纸画图求逸出功。 2.利用计算机程序做直线拟合求逸出功。记 录中间数据、相关系数。
*1、2课上完成一种即可。报告中两种都必须 完成。
' 由 lg I e ~ U a 直线外推至Ua=0，可得lgIe
二、仪器介绍
双路电源介绍（左：恒压，右：恒流） 直热式二极管介绍 交直流双量程电流表 200mV四位半电压表、采样电阻、扩 程电阻等
Hale Waihona Puke 三、实验任务、步骤1.根据测量原理图画出实际线路图。 2.根据教师检查过的线路图接线、自查、互 查。 3.接通电源，在If =0.510—0.710A范围内间隔 0.03—0.04A单向变化取6~7个值，测Ie 。 4.每个T（ If ）下，使If 先稳定2~3分钟，再快 测6~7组（Ua , I e' ）,以确定该T 下的Ie ,注意 Ua 取值范围为36~150V。
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指导教师批阅意见：
成绩评定：
3
四、数据处理
1、加速电场为零时的热电子发射电流的计算 由表 1 得出灯丝温度 T 与灯丝电流 If 的关系，再以 为横坐标，ln 为纵坐标，作出不同
温度 T 下的 ln
—
关系曲线，如图四。
图四 不同温度 T 下的 ln
—
关系曲线
线性拟合后，得到一系列的直线。取这些直线的截距 ln I，取自然指数后可得对应温度下的加 速电场为零时的热电子发射电流 I（10-6A） ： ln I I
1
以
为横坐标，ln
为纵坐标，作出 —ln
关系曲线。如图五。
图五
—ln
关系曲线 ，由此可计算出逸出电位 = 。
线性拟合后，拟合直线的斜率即为 M=
代入数值可得逸出电位 = W=4.6097 eV 3、相对误差的计算
=
= 4.6097 V 。所以逸出功为
钨丝的逸出电位的公认值为 4.54V，所以本实验的相对误差为
-6
0.500
0.550
0.580
0.600
0.620
0.640
0.650
0.660
0.680
1720
1800 12.110
1850 27.868
1880 46.85
1910 77.03
1940 124.87
1960 155.69
1980 199.43
2010 302.59
I （10 A%
2
三、实验结果陈述与总结
实验测得，钨丝的溢出电位为 4.6097V，逸出功为 4.6097 eV，实验的相对误差为 1.54%。 本实验操作比较简单，但要得到准确的实验数据要有耐心，要等数值稳定下来后再进行数据记 录，否则会造成较大的实验误差。在实验原理和数据处理方面稍微比较复杂，但数据处理按步骤一 步一步来，还是很容易能得到实验结果的。 通过本实验，我了解到了热电子发射的基本规律，学到了一些处理复杂数据的方法，通过曲线 化直，数据拟合，再通过拟合的直线的性质，可以很容易求得一些本来不容易求得物理量可以避开 某些不易测常数而直接得到结果。
0.9167 2.501
2.4941 12.110
3.3275 27.868
3.847 46.852
4.3442 77.030
4.8273 124.873
5.0479 155.69
5.2955 199.43
5.7124 302.59
2、钨丝逸出功的计算 由图四的拟合可得出不同温度下的加速电场为零时的热电子发射电流 I（10-6A） ： If（A） T（K）