金屬電子逸出功的測量

金屬電子逸出功的測量陳柏宇13341001材料物理合作人：黨帥

數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)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~圖4logI'每條直線的擬合結(jié)果如下表：表2直線擬合數(shù)據(jù)表擬合方程相關(guān)系數(shù)直線截距截距誤差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根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，除了If=0.575A時的Y1，其余的都保持非常高的擬合程度，整體擬合度都很高。每條直線的截距即不同燈絲溫度下零場熱發(fā)射電流IS的對數(shù)，所以IS=10d根據(jù)T=920+1600If做出log?(IsT2表3log?(IsT2燈絲電流I燈絲溫度/T1/T發(fā)射電流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圖5log?(IsT2根據(jù)公式：lg可得斜率：K=-5039*φ=-21490±390則可得到逸出電位：φ=-由此可以推出金屬逸出功：W鎢絲逸出功國際公認(rèn)值為4.54eV，實驗值與其的相對偏差為6.16%誤差分析：燈絲電流在0.575A時，測得熱電子發(fā)射電流較小，存在偏差，擬合度較差。又因為實驗儀器量程，無法測得燈絲電流為0.775A時的熱電子發(fā)射電流，所以在擬合log?(IsT2讀取實驗數(shù)據(jù)時，由于儀器原因，數(shù)據(jù)存在跳動，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確?？赡軣艚z加熱時間不夠。思考題：本實驗中需要測量哪些物理量？為什么？答：需要測量在外電場下的電子逸出電流I’s，已知陽極電壓、鎢絲電流。根據(jù)T=920+1600If，由鎢絲電流算得燈絲溫度，根據(jù)logI's~Ua擬合得到零場發(fā)射電流Is。根據(jù)實驗中如何測量陰極與陽極的電位差答：實驗中通過利用電壓表一端連接補償電極，另一端接陰極來測量Ua，由此測得陰極與陽極的電位差。實驗中如何穩(wěn)定溫度答：實驗開始時需要使燈絲預(yù)熱10分鐘；測量時，每次轉(zhuǎn)換燈絲電流都要等待幾分鐘，直到燈絲電流不再變化；測量時應(yīng)按燈絲電流增大方向進(jìn)行。拓展實驗If=0.700A，陽極電壓Ua，陽極電流Ia(μA)表4不同陽極電壓下的IaUUUUIIIIIIIIIIIIIIII0352161212042317827204541972810468222219503541632005042318223950454200257100468226189703531651879042218620790454202233158472230156903521701581304211901741404542052141774672321451103501751251454171951431554482071941854592361201303431809815540620011316643821513519144424094135340185781603932106617044322010919443324566140334190611623842154517543023051196426250431453231954416437222027180412235352004072552814731720027166360225171833982402220438626020149306205181683452301218538224615208353265151512942101217033323510188364250122123182701315327920581723192408190345255102162812751115526822071743031933212182611592402256176289195297220239圖6不同陽極電壓下的Ia在每條曲線中引兩條切線，交點的橫坐標(biāo)即臨界狀態(tài)下的電流IC表5UaU4.005.006.007.00I0.1460.1590.1740.188I0.02130.02530.03030.0353圖7U根據(jù)表格數(shù)據(jù)，擬合Ua~在臨界時，電子做圓周運動，半徑R=a/2，a為陽極內(nèi)半徑，根據(jù)參數(shù)得R=1.95*10-3m螺線管線圈的磁感強(qiáng)度B與勵磁電流有如下關(guān)系：B=根據(jù)螺線圈參數(shù)可算得B=2.95*10-2IS所以K根據(jù)公式：K=求得電子的比荷為：e與公認(rèn)值