Главная страница
Навигация по странице:

  • Теоретическое введение.

  • Таблица №1 – измерение анодного тока J a до получения тока насыщения.

  • Вольт – амперные характеристики лампы.

  • Таблица №2 – Значение Р/ S , Т и токи насыщения.

  • График зависимости тока насыщения от температуры накала

  • График зависимости

    		•

    Лабораторная работа №2-09. Цель работы Изучение явления термоэлектронной эмиссии и определение работы выхода электрона из металла. Приборы и принадлежности


    Скачать 121.5 Kb.
    НазваниеЦель работы Изучение явления термоэлектронной эмиссии и определение работы выхода электрона из металла. Приборы и принадлежности
    Дата10.03.2022
    Размер121.5 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаЛабораторная работа №2-09.doc
    ТипДокументы
    #390983

    Цель работы: Изучение явления термоэлектронной эмиссии и определение работы выхода электрона из металла.

    Приборы и принадлежности: Панель с собранной электрической схемой, набор цифровых вольтметров, амперметров и миллиамперметров для измерения анодного напряжения накала и тока накала.

    Теоретическое введение.

    В металле при нормальной температуре имеется некоторое количество электронов, энергия которых достаточна для того, чтобы преодолеть потенциальный барьер, имеющийся на границе металла, и покинуть его поверхность. При повышении температуры металла число таких электронов резко возрастает и делается вполне заметным. Выход электронов из металла вследствие нагревания последнего называется термоэлектронной эмиссией. Величина же энергии, которую необходимо сообщить электрону для того, чтобы он покинул поверхность металла, от состояния поверхности, в частности, от ее чистоты (подобрать надлежащим образом покрытые поверхности, можно сильно снизить работу выхода, например оксидированием чистого металла).

    В данной работе, используя метод прямых Ричардсона, предлагается определить работу выхода электрона из чистого металла и по ее величине указать название метала, используя справочник.

    Исходя из квантовых представлений, Дешман в 1923 г. получил для тока насыщения следующую формулу:

    (1)

    Где Т – абсолютная температура катода; К – постоянная Больцмана; А – константа, не зависящая от рода металла.

    Формулу (1) можно записать в виде , так как , где S – площадь катода.

    Прологарифмируем это выражение: или

    , где (2)

    Работа выхода электрона из металла практически не зависит от температуры, ее можно считать величиной постоянной, и, следовательно, является функцией от 1/Т . График зависимости представляет прямую линию, угловой коэффициент которой равен . Построив график зависимости от 1/Т и определив коэффициент этой прямой, можно найти работу выхода:

    (3), где (4)

    Рассмотренный метод называется методом прямых Ричардсона.
    Таблица №1 – измерение анодного тока Ja до получения тока насыщения.

    I1
    I2
    I3
    I4

    JH=1,15

    UH=3,0
    JH=1,2

    UH=3,2
    JH=1,25

    UH=3,4
    JH=1,3

    UH=3,7


    Ua, B

    Ja, mA

    Ua, B

    Ja, mA

    Ua, B

    Ja, mA

    Ua, B

    Ja, mA

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45
    0,005

    0,282

    0,298

    0,305

    0,310

    0,314

    0,317

    0,320

    0,322

    0,325
    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45
    0,008

    0,491

    0,547

    0,560

    0,568

    0,574

    0,579

    0,584

    0,588

    0,592
    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45
    0,012

    0,762

    1,025

    1,048

    1,064

    1,076

    1,086

    1,095

    1,102

    1,110
    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45
    0,017

    1,118

    2,049

    2,123

    2,159

    2,184

    2,206

    2,223

    2,239

    2,254


    Провели измерения анодного тока Ja до получения тока насыщения и записали полученные значения в таблицу №1. Повторили измерения для нескольких значений тока накала. Построили на одной из координатных сетке вольт – амперные характеристики лампы, используя данные таблицы №1 для различных токов накала.

    Вольт – амперные характеристики лампы.


    Ua, B

    Ja, mA

    Вычислили по величине тока и напряжения накала мощность Р (Р = JН · UН), потребляемую катодом, разделить ее величину на площадь катода S=0,05 cм2 и по табличным данным определили температуру накала, соответствующую каждому из четырех токов накала. Значение Р/S, Т и токи насыщения записали в таблицу №2.
    Таблица №2 – Значение Р/S, Т и токи насыщения.

    №
    Р/S·104,Bт/м2
    Т, К
    1/Т·10-4, К-1
    1/Т2·10-7, К-2
    Jнас, мА
    Jнас/Т2·10-7, мА/К2
    ln(Jнас/Т2)

    1
    82,8
    2050
    4,9
    2,38
    0,325
    0,77
    -16,4

    2
    93,6
    2120
    4,72
    2,22
    0,595
    1,32
    -15,8

    3
    102,5
    2170
    4,61
    2,12
    1,110
    2,36
    -15,3

    4
    117,0
    2190
    4,57
    2,09
    2,255
    0,47
    -16,9


    Используя данные таблицы №2, построили два графика: график зависимости тока насыщения от температуры накала ; график зависимости
    График зависимости тока насыщения от температуры накала

    T, K

    Jнас, мА


    График зависимости


    T-1-10-4(K-1)


    По графику можно найти тангенс угла α:



    Теперь можно найти работу выхода по формуле:





    По табличными данными мы получили металл – титан(его работа выхода, по табличным данным, равна 3,92).

    Вывод: Изучили явления термоэлектронной эмиссии и смогли определить работу выхода электрона из металла. Работа выхода электрона из металла практически не зависит от температуры, ее можно считать величиной постоянной, и, следовательно, является функцией от 1/Т . График зависимости представляет ломаную, угловой коэффициент которой равен . Построив график зависимости от 1/Т и определив коэффициент этой прямой, смогли найти работу выхода(метод прямых Ричардсона).

    написать администратору сайта