實(shí)驗(yàn)原理
金屬中存在大量的自由電子,但電子在金屬內(nèi)部所具有的能量低于在外部所具有的能量,因而電子逸出金屬時(shí)需要給電子提供一定的能量,這份能量稱為電子逸出功。研究電子逸出是一項(xiàng)很有意義的工作,很多電子器件都與電子發(fā)射有關(guān),如電視機(jī)的電子槍,它的發(fā)射效果會(huì)影響電視機(jī)的質(zhì)量,因此研究這種材料的物理性質(zhì),對(duì)提高材料的性能是十分重要的。
儀器概述
本實(shí)驗(yàn)通過測(cè)量金屬鎢的電子逸出功,將鎢絲作為“理想”二極管陰極材料,陽極做成與陰極共軸的圓柱,把陰極發(fā)射面限制在溫度均勻的一定長(zhǎng)度內(nèi)而又可以近似的把電極看成是無限長(zhǎng)的無邊緣效應(yīng)的理想狀態(tài)。金屬電子逸出功(功函數(shù))的測(cè)定實(shí)驗(yàn),綜合性地應(yīng)用了里查遜直線測(cè)定法、外延測(cè)量法和補(bǔ)償測(cè)量法等基本實(shí)驗(yàn)方法。在數(shù)據(jù)處理方面有比較好的技巧性訓(xùn)練。因此,這是一個(gè)比較有意義的實(shí)驗(yàn)。
儀器特點(diǎn)
獨(dú)立的理想真空二極管座:理想真空二極管插在獨(dú)立的管座之上,并且配有透明的亞克力保護(hù)罩,既可以直觀的觀察真空二極管的工作狀態(tài),還可以有效地保護(hù)玻璃器件。獨(dú)立的管座上刻有清晰的實(shí)驗(yàn)原理圖,可以使得學(xué)生更好的理解整個(gè)實(shí)驗(yàn)原理。
精確的陽極電流測(cè)量模塊:陽極電流測(cè)量模塊采用微安級(jí)電流放大器,采用四位半數(shù)顯表,測(cè)量范圍可達(dá)0.1uA~20mA,可以準(zhǔn)確、精細(xì)、穩(wěn)定地測(cè)量到微弱的陽極電流。
穩(wěn)定的陽極電壓輸出模塊:陽極電壓輸出采用線性電源,輸出幅度達(dá)到0~160.0V,可以穩(wěn)定、高效地提供真空二極管的陽極電壓。
便捷的數(shù)據(jù)采集接口:實(shí)驗(yàn)電源配置2個(gè)模擬數(shù)據(jù)采集接口,可以連接電壓傳感器和PASCO數(shù)據(jù)采集軟件,可以實(shí)時(shí)地采集大量的數(shù)據(jù)來分析測(cè)試結(jié)果,方便、快捷、高效地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及典型數(shù)據(jù)
表1:在不同陽極電壓和燈絲溫度下的陽極電流及其對(duì)數(shù)值,作 lgIa~√Ua 圖,得到不同溫度下的截距 lgI 填入表2。
表2: 在不同溫度T時(shí)所算得的 lg( I / T2) 和 1/T 的值
根據(jù)表2作 lg( I / T2) ~1/T 圖,求直線斜率 m
直線斜率:m = -22802
逸出電勢(shì): φ = 4.53 (V)
逸出功(功函數(shù))eφ = 4.53 eV
與逸出功(功函數(shù))*值 eφ=4.54eV 相比的相對(duì)誤差:Er = 0.33%
部件清單
金屬電子逸出功實(shí)驗(yàn)儀 BEM-5715
理想真空二極管盒 BEM-5716
連接導(dǎo)線,香蕉插頭,0.8米,紅 BC-105084 【2】
連接導(dǎo)線,香蕉插頭,0.8米,黑 BC-105083 【2】
連接導(dǎo)線, 1m, 紅 BC-105074
連接導(dǎo)線, 1m, 黑 BC-105073
電源線 BC-105075
用戶手冊(cè) CD-M-BEX-8509B
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)選配件
UI-5400 Capstone數(shù)據(jù)采集軟件
PS-3211 無線電壓傳感器 【2】