金属电子逸出功的测量

金属电子逸出功的测量陈柏宇13341001材料物理合作人：党帅

数据处理数据收集如下：If(A)Ua(V)2536496481100121144I’S(μA)0.57527282929303031310.60052535455565758590.6259597981001021041061070.6501691721751781811841871910.6752922973033083143193243310.7004874955045135225305395470.7257938078228388528658798960.75012551278130113251347136813891417表1If、做出logI's~图4logI'每条直线的拟合结果如下表：表2直线拟合数据表拟合方程相关系数直线截距截距误差Y1=0.00833x+1.3970.94191.397±0.018Y2=0.00783x+1.6770.99971.677±0.001Y3=0.00762x+1.9400.99461.940±0.005Y4=0.00745x+2.1910.99932.191±0.002Y5=0.00768x+2.4270.99902.427±0.002Y6=0.00728x+2.6510.99922.651±0.002Y7=0.00751x+2.8620.99902.862±0.002Y8=0.00741x+3.0620.99903.062±0.002根据表中数据可知，除了If=0.575A时的Y1，其余的都保持非常高的拟合程度，整体拟合度都很高。每条直线的截距即不同灯丝温度下零场热发射电流IS的对数，所以IS=10d根据T=920+1600If做出log⁡(IsT2表3log⁡(IsT2灯丝电流I灯丝温度/T1/T发射电流Ilog⁡(0.57518400.0005432.4946E-05-11.13260.60018800.0005324.7534E-05-10.87130.62519200.0005218.7096E-05-10.62660.65019600.000510.00015524-10.39350.67520000.00050.0002673-10.17510.70020400.000490.00044771-9.968260.72520800.0004810.00072778-9.774130.75021200.0004720.00115345-9.59067图5log⁡(IsT2根据公式：lg可得斜率：K=-5039*φ=-21490±390则可得到逸出电位：φ=-由此可以推出金属逸出功：W钨丝逸出功国际公认值为4.54eV，实验值与其的相对偏差为6.16%误差分析：灯丝电流在0.575A时，测得热电子发射电流较小，存在偏差，拟合度较差。又因为实验仪器量程，无法测得灯丝电流为0.775A时的热电子发射电流，所以在拟合log⁡(IsT2读取实验数据时，由于仪器原因，数据存在跳动，导致数据不够准确。可能灯丝加热时间不够。思考题：本实验中需要测量哪些物理量？为什么？答：需要测量在外电场下的电子逸出电流I’s，已知阳极电压、钨丝电流。根据T=920+1600If，由钨丝电流算得灯丝温度，根据logI's~Ua拟合得到零场发射电流Is。根据实验中如何测量阴极与阳极的电位差答：实验中通过利用电压表一端连接补偿电极，另一端接阴极来测量Ua，由此测得阴极与阳极的电位差。实验中如何稳定温度答：实验开始时需要使灯丝预热10分钟；测量时，每次转换灯丝电流都要等待几分钟，直到灯丝电流不再变化；测量时应按灯丝电流增大方向进行。拓展实验If=0.700A，阳极电压Ua，阳极电流Ia(μA)表4不同阳极电压下的IaUUUUIIIIIIIIIIIIIIII0352161212042317827204541972810468222219503541632005042318223950454200257100468226189703531651879042218620790454202233158472230156903521701581304211901741404542052141774672321451103501751251454171951431554482071941854592361201303431809815540620011316643821513519144424094135340185781603932106617044322010919443324566140334190611623842154517543023051196426250431453231954416437222027180412235352004072552814731720027166360225171833982402220438626020149306205181683452301218538224615208353265151512942101217033323510188364250122123182701315327920581723192408190345255102162812751115526822071743031933212182611592402256176289195297220239图6不同阳极电压下的Ia在每条曲线中引两条切线，交点的横坐标即临界状态下的电流IC表5UaU4.005.006.007.00I0.1460.1590.1740.188I0.02130.02530.03030.0353图7U根据表格数据，拟合Ua~在临界时，电子做圆周运动，半径R=a/2，a为阳极内半径，根据参数得R=1.95*10-3m螺线管线圈的磁感强度B与励磁电流有如下关系：B=根据螺线圈参数可算得B=2.95*10-2IS所以K根据公式：K=求得电子的比荷为：e与公认值