金属逸出功的测量与分析
2009年10月11日
物理工程与技术学院 光信息科学与技术07级1班
实验人：乐广龙 07305939 参加人： 林 铭 07305938
【实验目的】
1， 了解费米狄拉克量子统计规律；
2， 理解热电子发射规律和掌握逸出功的测量方法；
3， 用理查逊直线法分析印记材料（钨）的电子逸出功。

【实验原理】
（1） 电子需要W o =W a -W f 才能逸出。

（2） 热发射电流密度2/e K T
s J AT e ϕ-=
（3） A.由于A 以及面积S 难以测量:
2
ln(
)ln()s T e A S T
K T
ϕ=-
则2
ln(
)s T T
与1T
为线性关系,利用此方法实验称理查逊直线法。

B.发射电流测量加入电场E α,电流作相应修正
:
'
4.39ln ln s s I I T
=+
在选定温度下
:'
ln s I
由直线斜率可得零场发射电流s I
C.温度测量由f T I 关系曲线得出。

【实验内容】
1， 按电路图连接电路，注意a U 与f U 勿连接错误；
2， 取灯丝电流f I 为0.600、0.625、0.650…0.775A ，求得灯丝温度；
3， 对应每灯丝电流f I ，测量阳极电压a U 分别为25、36、49、64、81、100、121及144V
对应阳极电流'
s I ，阳极电压先粗调，再微调。

4， 作'ln s I ln s I ； 5， 作2
1ln(
)s T T T
图，拟合出逸出功与实验误差。

【实验结果与分析】
表1 灯丝温度
2， 对应阳极电流以及求'ln s I 有下表（原始数据见预习报告）：
表2阳极电流以及lg s I 、s I
3， 作'
ln s I
1~8：
图1~8
4，作2
1lg(
)s T T T
图以及求钨电子逸出功0W
表3 2
1lg(
)s T T
T
数据
用origin 作图有：
图9
再做线性拟合，origin 结果有：
[2009/11/4 12:12 "/Graph2" (2455139)] Linear Regression for DATA1_B: Y = A + B * X
Parameter Value Error
------------------------------------------------------------ A 8.47811 0.14054
B
-49746.96557 282.53898
------------------------------------------------------------
R SD N P
------------------------------------------------------------ -0.9999 0.01708 8 <0.0001
说明该曲线,
2ln()ln()s T e A S T K T ϕ
=-
中, ln()8.478110.14054A AS ==±,
49746.96557282.53898e B K
ϕ=-
=-±
此时,由2
ln(
)ln()s T e A S T
K T
ϕ=-或4
2
ln(
)ln() 1.1604810s
T A S T T
ϕ
=-⨯ 做简单的变换，得出
01(49746.96557282.53898)
eV =4.286750.024*******.8
W e B eV K
ϕ±==
=
±
与标准值4.54eV 比较误差, 4.54 4.28675
5.578%4.54
η-==
5，误差分析：
A ， 有上述图像以及数据可以看出，'
lg s I
2
1lg(
)s T T
T
线性度都相当高，可以预见
实验应该误差不大。

B ， 此处使用数据为第二周测量值，实验前进行充分预热，测量数据时考虑了稳定的问题，
因此数据波荡不大，线性拟合度均达到99.99%以上，当然这也是数据较少量带来的。

C ， 最后2
1lg(
)s T T T
在1/T=0.0053K -1
处不接近线性，原猜测是预热不够，但是在第一周实
验数据中同样有一样的情况，则原因不明。

D ， 实验值比理论值偏小约5.578%是因为电场引入的偏差没有完全去除.
【思考与讨论】
1， 本实验中需要测量哪些物理量？为什么？
测量U f 、U a 以及I f ，由于公式显示的A ，S 等不容易测量，需要间接测量电压值来转换成逸出功数据。

2， 实验中如何测量阴极与阳极之间的电位差？
使用电压表并联在阴极以及两电阻之间。

3， 试验中如何稳定阴极温度？
每次调整了电压U a ，等待1~2分钟让电流稳定，温度才达到稳定值。