金属电子逸出功测量实验报告-图文
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。
金属电子逸出功的测定ppt
张 杨 讲师
理学院物理实验教学中心
实验思路
为什么通常情况下电子 不能逸出，我们采用了 什么方法使电子逸出 为什么只要测得电 压Ua 和电流Ia 即可 完成实验
什么是电子逸出功 w0
怎样理解肖脱基 效应
为什么w0 = eψ 怎样求解热lg
I T2
k 5040
lg I a lg I
4.39 2.303 T
1 r r1 ln 2 r1
Ua
lg
I 1 lg AS 5040 T2 T
Ua
G
1 T
0
T5 T4
A K
Ua
k 5040
lg I a
T3 T2
If
Uf
I lg 2 T
T1
THE END
k 5040
实验原理图
G
Ia
A K
Ua
If
Uf
肖脱基效应
4.39 lg I a lg I 2.303 T 1 r2 r1 ln r1 Ua
G
Ia
Ua
0
Ua
T5 T4 T3
A K
T2 T1
If
Uf
lg I a
里查逊—杜西曼公式
1 T
I 1 lg 2 lg AS 5040 T T
为什么变换里查逊 公式
金属电子逸出功的定义
在绝对零 度时电子逸出 金属所需的最 小能量叫做电 子逸出功。
光电效应实验
爱因斯坦 光电效应方程
里查逊—杜西曼公式
实验原理图
G
A K
Ua
If
Uf
里查逊—杜西曼公式
金属电子逸出功测量
实验 金属电子逸出功的测定金属电子逸出功（或逸出电位）的测定实验，综合性地应用了直线测量法、外延测量法和补偿测量法等多种基本实验方法。
在数据处理方面，有比较独特的技巧性训练。
因此，这是一个比较有意义的实验。
在国内外，已为许多高等学校所采用。
拓展实验 Ⅰ用磁控法测量电子比荷Ⅱ测量热电子发射的速率分布规律实验目的1. 用里查孙直线法测定金属（钨）电子的逸出功。
2. 学习直线测量法、外延测量法和补偿测量法等多种实验方法。
3. 学习一种新的数据处理的方法。
实验原理若真空二极管的阴极（用被测金属钨丝做成）通以电流加热，并在阳极上加以正电压时，在连接这两个电极的外电路中将有电流通过，如图1所示。
这种电子从热金属发射的现象，称热电子发射。
从工程学上说，研究热电子发射的目的是用以选择合适的阴极材料，这可以在相同加热温度下测量不同阴极材料的二级管的饱和电流，然后相互比较，加以选择。
但从学习物理学来说，通过对阴极材料物理性质的研究来掌握其热电子发射的性能，这是带有根本性的工作，因而更为重要。
图1 ⒈ 热电子发射公式1911年里查孙提出了之后又经受住了20年代量子力学考验的热电子发射公式（里查孙定律）为⎪⎭⎫⎝⎛-=kT e AST I ϕexp 2 （1） 式中ϕe 称为金属电子的逸出功（或称功函数），其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具有最大能量的电子逸出金属表面所需要给予的能量。
ϕ称逸出电位，其数值等于以电子伏特为单位的电子逸出功。
可见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，使其中一部分电子的能量，可以克服阴极表面的势垒b E ，作逸出功从金属中发射出来。
因此，逸出功ϕe 的大小，对热电子发射的强弱，具有决定性作用。
式中I —热电子发射的电流强度，单位为安培A —和阴极表面化学纯度有关的系数，单位为安培·米－2·开－2S —阴极的有效发射面积，单位为米2 T —发射热电子的阴极的绝对温度，单位为开k —玻尔兹曼常数，k =1.38×10－23焦耳·开－1根据（1）式，原则上我们只要测定I 、A 、S 和T 等各量，就可以计算出阴极材料的逸出功ϕe 。
金属逸出功实验
金属逸出功实验
逸出功又叫功函数或脱出功，是指电子从金属表面逸出时克服表面势垒必须做的功。
常用单位是电子伏特。
金属材料的逸出功不但与材料的性质有关，还与金属表面的状态有关，在金属表面涂覆不同的材料可以改变金属逸出功的大小。
实验原理
电子从金属中逸出，需要能量．增加电子能量有多种方法，如用光照、利用光电效应使电子逸出，或用加热的方法使金属中的电子热运动加剧，也能使电子逸出．本实验用加热金属，使热电子发射的方法来测量金属的逸出功．
若真空二极管的阴极(用被测金属钨丝做成)通以电流加热，并在阳极上加以正电压，在连接这二个电极的外电路中将有电流通过．这种电子从加热金属线发射出来的现象，称为热电子发射。
研究热电子发射的目的之一，是选择合适的阴极材料．诚然，可以在相同加热温度下测量不同阳极材料的二极管的饱和电流，然后相互比较，加以选择．但通过对阴极材料物理性质的研究来掌握其热电子发射的性能，是带有根本性的工作，因而更为重要。
在通常温度下由于金属表面与外界(真空)之间存在一个势垒Wa，所以电子要从金属中逸出必须至少具有能量Wa，在绝对零度时电子
逸出金属至少需要从外界得到的能量为W0=Wa-Wf=eΦ。
W0称为金属电子的逸出功，其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具有最大能量的电子逸出金属表面所需要给予的能量，Wf为费米能级．Φ称为逸出电位，其数值等于以电子伏特表示的电子逸出功．热电子发射就是用提高阴极温度的办法以改变电子的能量分布，使其中一部分电子的能量大于Wa，使电子能够从金属中发射出来．因此，逸出功的大小对热电子发射的强弱具有决定性作用。
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》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。
3-11金属电子逸出功的测定
实验3.11金属电子逸出功的测定金属电子逸出功（或逸出电势）的测定实验, 综合性地应用了直线测定法、外延测量法等基本实验方法, 在数据处理方面有比较好的技巧性训练。
从实际意义来看, 很多电子器件都与电子发射有关, 如电视机的电子枪, 它的发射效果会影响电视机的质量, 因此研究这种材料的物理性质, 对提高材料的性能是十分重要的。
【实验目的】1. 了解热电子发射的基本规律2. 用理查孙直线法测定金属钨电子的逸出功（或逸出电位）。
3. 学习直线测量法、外延测量法等基本实验方法。
【实验仪器】1. 仪器的结构和特点W-Ⅲ型电子逸出功测定仪: 不带光测高温计, 灯丝温度根据灯丝电流换算确定, 全套仪器包括: 理想二极管及测试台；专用稳压电源及数字显示电压、电流表；励磁螺线管专用电源（主机）等部分组成, 标准机箱结构。
2. 使用说明（1）将仪器面板上的3个电位器逆时针旋到底。
（2）将主机背板的插孔和理想二极管测试台的插孔用红黑连接线按编号一一对应接好（请勿接错）。
（3）接通主机电源开关, 开关指示灯和数字表亮。
（4）调节相应的灯丝电流和电压。
（5）从数字表上读出灯丝电流、阳极电压、阳极电流和励磁电流, 进行数据处理。
（6）仪器面板如图3-49所示。
图3-49 仪器面板3. 理想二极管本实验是测定钨的逸出功, 所以把钨做成二极管的阴极, 如图3-50所示, 阴极K是用纯钨丝做成, 阳极是用镍片做成圆筒形电极。
在圆筒上有一个小孔, 以便用光测高温计测定灯丝温度, 为了避免阳极两端因灯丝温度较低而引起的冷端效应和电场的边缘效应, 故在阳极上下端各装一个栅环电极B（或称保护电极）与阳极加相同电压, 但其电流不计入阳极电流中, 这样使其成为理想二极管。
理想二极管是一种进行了严格设计的理想器件, 这种真空管采用直热式结构。
为了便于进行分析, 电极的几何形状一般设计成同轴圆柱形系统。
【实验原理】1. 电子的逸出功及热电子发射在通常温度下, 由于金属表面和外界之间存在着势垒, 所以从能量角度看, 金属中的电子是在一个势阱中运动, 势阱的深度为Eb。
电子逸出功的测定实验报告
电子逸出功的测定实验报告
《电子逸出功的测定实验报告》
实验目的：通过测定金属表面的逸出功，探究电子逸出的规律并验证光电效应
理论。
实验仪器：光电效应实验装置、光电管、数字示波器、光源、金属样品
实验原理：光电效应是指金属表面受到光照射后，电子从金属表面逸出的现象。
逸出功是指光照射金属表面，使得电子逸出所需的最小能量。
根据光电效应理论，逸出功与光的频率成正比，与光的强度无关。
实验步骤：
1. 将金属样品放置在光电管的阳极上，并连接光电管和数字示波器。
2. 调节光源的频率和强度，使得光照射到金属样品上。
3. 观察数字示波器上的波形变化，记录光照射金属样品后的电压值。
4. 根据实验数据，计算出金属样品的逸出功。
实验结果：通过实验测定，得到金属样品的逸出功为X电子伏特。
实验结论：实验结果验证了光电效应理论，即逸出功与光的频率成正比。
通过
测定金属样品的逸出功，可以进一步了解光电效应的规律，并为相关理论研究
提供实验数据支持。
总结：本实验通过测定金属样品的逸出功，验证了光电效应理论，并为进一步
研究光电效应提供了实验数据支持。
同时，实验结果也可以应用于光电器件的
设计和制造中，具有一定的实际意义。
通过本次实验，我们对电子逸出功的测定有了更深入的理解，同时也对光电效
应的原理有了更加清晰的认识。
希望通过不断的实验和研究，我们能够更好地
探索光电效应的规律，为相关领域的发展做出更大的贡献。
金属电子逸出功实验报告
金属电子逸出功实验报告金属电子逸出功实验报告引言：电子逸出功是指在光照射下，金属表面电子从固体内部跃迁到自由电子能带的最低能级所需要的最小能量。
本次实验旨在通过测量不同金属材料的电子逸出功，探究金属电子逸出功与金属性质之间的关系。
实验方法：1. 实验仪器：实验中使用的仪器为电子逸出功测量仪。
2. 实验材料：选择了铝、铜和铁作为实验材料。
3. 实验步骤：a. 将仪器调至合适的工作状态。
b. 将待测金属材料放置于仪器中，并确保金属表面完整无损。
c. 分别对铝、铜和铁进行测量，记录下每次测量所得的电子逸出功数值。
实验结果与数据分析：通过实验测量，得到了铝、铜和铁的电子逸出功数值，并进行了数据分析。
1. 铝的电子逸出功为X eV。
分析：铝是一种典型的金属材料，具有良好的导电性和热导性。
其电子逸出功较低，说明铝材料中的电子较容易从固体内部跃迁到自由电子能带的最低能级。
这一特性使得铝广泛应用于电子器件、建筑材料等领域。
2. 铜的电子逸出功为Y eV。
分析：铜是一种优良的导电金属，具有良好的导电性和热导性。
与铝相比，铜的电子逸出功稍高，说明铜材料中的电子相对较难从固体内部跃迁到自由电子能带的最低能级。
这一特性使得铜广泛应用于电线、电缆等领域。
3. 铁的电子逸出功为Z eV。
分析：铁是一种重要的结构材料，具有良好的强度和韧性。
与铝和铜相比，铁的电子逸出功较高，说明铁材料中的电子相对较难从固体内部跃迁到自由电子能带的最低能级。
这一特性使得铁在结构工程中具有重要的应用价值。
结论：通过本次实验，我们测量了铝、铜和铁的电子逸出功，并分析了其与金属性质之间的关系。
实验结果表明，金属的电子逸出功与其导电性、热导性等性质密切相关。
电子逸出功的大小决定了金属材料中电子的逸出难易程度，从而影响了金属在不同领域的应用。
进一步研究金属电子逸出功与其它性质之间的关系，有助于深入理解金属的物理特性，并为材料科学与工程提供有益的参考。
展望：本次实验只选取了少数几种金属进行测量，未来可以进一步扩大实验样本，包括更多种类的金属材料，以获得更全面的数据。
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脱基效应，使阴极表面的势垒b E 降低，电子逸出功减小，发射电流变大，因而测量得到的电流是在加速电场a E 的作用下阴极表面发射电流a I ,而不是零场电流I 。
可以证明零场电流I 与a I 的关系为
0.439exp a a E I I T ⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭
对上式取对数，曲线取直，有
T
E I I a a 30.2439.0lg lg += （3.11.3） 通常把阴极和阳极做成共轴圆柱形，忽略接触电位差和其它影响，则加速电场可表示为121ln(/)
a a U E r r r =，其中1r 和2r 分别为阴极和阳极的半径，a U 为阳极电压（图3.11-4）。
把a E 代入上式得
1210.439
1lg lg 2.30ln(/)
a a I I U T r r r =+ （3.11.4） 此式是测量零级电流的基本公式。
对于一定尺寸的二极管，当阴极的温度T 一定时，
a I lg 和a U 成线性关系。
如果
以a I lg 为纵坐标、
以a U 为横坐标作
图，这些直线的延
长线与纵坐标的交
点为lg I ，如图
3.11-5所示。
求反对数，可求出在一定
温度下的零场电流I 。
测量数据与数据处理：
1. 按照图3.11-6连接好实验电路，接通电源，预热十分钟。
2. 调节理想二极管灯丝电流f I 在0.55-0.75A 之间，每隔0.05A 进行一次测量。
如果阳极电流a I 偏小或偏大，也可适当增加或降低灯丝电流f I 。
对应每一灯丝电流，在阳极上加上25V ，36V ，49V ，64V ，…，144V 电压，各测出一组阳极电流a I 。
记录数据于表
3.11.2中，并换算至表3.11.3。
图3.11-6 实验电路图
图3.11-5 外推法求零场电流 0 5 10 1T 2T 3T 4T 5T 54.......i T T T >>>lg a
I a U lg I
虎极博n9svNzQ40GOx。