挑战杯全国大学生课外学术科技作品申报书

1、编码：山东省第三届大学生物理科技创新大赛作品研究报告作品名称：基于 vb语言的金属电子逸出功测定的实验数据处理方法学校全称：青岛滨海学院申报者姓名：姚秀勇指导教师：冯志杰任爱阁类别:实验方法研究A类自制实验教学仪器B类 物理量智能化测量C类 0实验模拟与仿真D类实用创新E类山东省第三届大学生物理科技创新大赛组委会制2022年 8 月基于vb语言的金属电子逸出功测定的实验数据处理方法青岛滨海学院 姚秀勇指导老师冯志杰 任爱阁摘要 使用本数据处理软件，实验者只需将所测数据按顺序输入软件中，数据在 片刻内便得到处理。按照实验数据处理要求，处理过程中每个环节都会在显示区 显示，有利于实验者更好的理解此

2、实验数据处理的步骤。并且此软件可移植性好， 不需要使用者拥有一定高度的计算机水平。另外，在执行完毕后，还会显示数据 处理图像，直观方便，从而使实验者对直线拟合测定法有更好的理解。 关键词 vb语言编程电子逸出功实验数据处理1引言金属电子逸出功的实验数据处理时数据量大，数值变换复杂，人工进行数据 处理既耗时又容易出错，且在图线的绘制上往往带有较大任意性，所得结果也常 常因人而异，而且很难对它做进一步的误差分析，从而失去实验数据处理的意义。 现如今有很多老师以及同学们对此实验很头疼,有些用Excel软件处理，使用EXCEL 中的Log10x、INTERCEPT SLOPE三个函数,就可计算出理查德

3、逊直线斜率,并 求出金属材料的电子逸出功，此方法对同学们的Excel水平要求很高，而且此实 验方法需要进行屡次的操作，实验步骤多，易引起失误。我们采用新的处理方法， 需要输入初始数据，实验处理结果便可在瞬间得出，实现高效数据处理。并且此 程序可移植性好，便于推广。2.实验原理简述金属电子逸出功或逸出电势的测定实验，综合性的运用了直线测定法、 外延测量法等根本实验方法，在数据处理方面有比拟好的技巧性训练。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。在通常温度下，由于金属外表和外界之

4、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井中运动，势井的深度为Eb。在热力学温度为零度时，电子所具有的最大能量为Ef，Ef成为费米能级，这是电子逸出金属外表至少需要 从外界得到的能量E0 = Eb-EF=e：，E0称为金属电子逸出功，也称功函数，常用电子伏特eV 作单位，其中e是电子电荷，称为逸出电位本论文以被测金属钨为例。根据费米-狄拉克分布可以导出热电子发射遵循规律的查理孙-杜希曼Richards on-Dushma n公式无外电场时的热电子发射公式Io = AST2exp(-e/KT)(1-1)其中：I 热电子发射的电流强度，单位为A;a 与阴极化学纯度有关的系数,单位为A

5、m kS 阴极的有效发射面积，单位为m2;K 玻尔兹曼常数(K =1.38 10公J/K);T 绝对温度，单位为K ;e：:电子逸出功，单位为eV。原那么上我们只要测定I、A、S和T ,就可以根据式(1-1)计算出阴极材料的逸 出功e。但困难在于A和S这两量是难以测定的，所以在实际测量中常用查尔斯 直线法，已设法避开A和S的测量，这是一种数据处理的巧妙方法，非常有用。查理孙直线法：lg(l0/T2) =lg(AS)-e :/2.30KT运用此方法好处是，可以不用测定 A和S的具体值直接从，I和T就可以得出的 值，A和S的影响只是使lg(I0/T2) 1T平行移动。lg I 厂 lg I。0.4

6、391(1-3)从加速电厂外延求零场电流：la "oexp(O.439.,E/T)(1-2)如果以Igla为纵坐标，以,Va为横坐标作图，此直线的延长线与纵坐标的交点， 即截距为Igla。由此即可求出在一定温度下，加速电场为零时的热发射电流Io。综上所述，要测定金属材料的逸出功，首先应该把被测材料做成二极管的衣阴极。当测定了阴极温度 T,阳极电压Va和发射电流Ia后，通过上述的数据处理，得到 零场电流Io，即可求出逸出功。3 数据处理程序设计数据处理流程图此次试验的数据处理，本着数形结合的理念，让实验者看到实验中数与形的联 系和数与形的优缺点。数据处理过程中，我们严格按照实验要求的过

7、程来，每一 步的实验步骤都会在现示区显示，有利于实验者更好的理解此实验的过程步骤。 4数据处理的局部验证性程序和结果 ： 局部实验结果如图1所示:12在不同灯丝电流时灯丝的温度值灯丝电济nA灯丝駅T (1000k)1.800.650.7S0.8【数据记录及处理】-23469. 092176920T第四尹:込G/T勺加图銭,4 65964866099336图1局部实验结果UBl acl-1 1800k5"T-1860kCyenT-2040k L1RedT=2L20k-2图2由lgJVa直线确定lgI我们所做的这个数据处理软件，严格按照实验步骤进行，所做的每一步都有 显示，有助于每一个实验者的理解与学习，数形结合，直观形象的表现出各个变 量之间的物理关系。它还具有以下优点：运用vb作图，图形结合，更加形象直观。(2) 此程序可移植性好，占用内存空间少，数据处理迅速。(3) 运用此计算机辅助处理数据软件不需要任何计算机编程以及ofice软件应用根底。在许多的实验数据处理过程中，可能会遇到曲线拟合和直线拟合的数据处理方 法。这种方法数据处理量大，用纯手工计算，将会浪费大量时间。数据处