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逸出功的测量逸出功的测量粗略地讲，电子在金属内部所具有的能量低于在外部所具有的能量，因而逸出金属表面时需要给电子提供一定的能量，这份能量称为电子的逸出功。
在一高度真空的玻璃管中装上两个电极（如普通的二极管），其中一个用金属丝作成（一般称为阴极），并通以电流使之加热；在另一电极（即阳极）上加一高于金属丝的正电位，则在连接这两个电极的外电路中就有电流通过。
反之，若被加热金属丝的电位高于阳极，则外电路中就没有电流。
有电子从加热了的金属丝中射出，这现象称为热电子发射。
研究各种材料在不同温度下的热电子发射，对于以热阴极为基础的各种电子管的研制是极为重要的，电子的逸出功正是热电子发射的一个基本物理参量。
一、实验目的（1）用里查孙直线法测定阴极材料（钨）的电子逸出功；（2）通过实验，了解热电子发射的规律和掌握逸出功的测量方法。
二、实验原理根据量子论，原子内电子的能级是量子化的。
当某一能级被一个电子所占有，其他的电子就不能再占有这个能级。
在金属内部运动着的自由电子遵循类似的规律：①金属中自由电子的能量是量子化的；②电子具有全同性（即各电子是不可区分的）；③能级的填充状况要符合泡利不相容原理。
根据现代的量子论观点，金属中电子的能量分布服从费密—狄喇克分布。
在热力学温度零度时，电子数按能量的分布曲线如左图中的曲线①所示，此时电子所电子能量分布图具有的最大动能为Wi。
当温度升高时，电子能量分布曲线如上图中的曲线②所示，其中少数电子能量上升到比Wi高，并且电子数以接近于指数的规律减少。
由于金属与真空之间有位能壁垒Wa，如右图（d为电子距金属外表面的距离）。
因此电子要从金属中逸出，必须具有大于Wa的动能。
W0=Wa-Wi即为逸出功。
热电子发射是用提高阴极温度的办法以改变电子的能量分布，使动能大于Wi的电子增多，从而使动能大于Wa的电子数达到一可观测的大小，这位能势垒图时动能大于Wa的电子就有可能从金属发射出来。
可见，逸出功的大小对热电子发射的强弱有决定性的作用。
逸出功测量实验报告逸出功测量实验报告引言逸出功是指物质表面上的电子从固体内部逸出到外部所需的能量。
逸出功的大小与物质的性质有关，通过测量逸出功可以了解物质的电子结构和表面性质。
本实验旨在通过测量逸出功来研究不同材料的表面性质，并分析实验结果。
实验装置与步骤实验装置主要包括逸出功测量装置、光源、电子能量分析器和样品台。
实验步骤如下：首先，将待测材料放置在样品台上，并将光源照射在样品上；然后，通过电子能量分析器测量逸出电子的能量和角度分布；最后，根据测量结果计算逸出功。
实验结果与分析通过实验测量得到了不同材料的逸出功数据，并进行了分析。
结果显示，逸出功与材料的表面性质密切相关。
例如，金属材料的逸出功通常较低，这是因为金属表面存在大量自由电子，容易逸出；而半导体材料的逸出功较高，这是因为半导体表面的电子结构复杂，逸出电子需要克服更高的势垒。
此外，逸出功还与材料的化学成分和结构有关。
实验结果表明，不同合金材料的逸出功存在差异，这是由于合金中不同元素的化学性质不同。
同时，通过对不同晶面的逸出功测量，发现晶面的结构对逸出功也有影响。
例如，某些晶面上的原子排列更紧密，逸出功较低；而其他晶面上的原子排列较松散，逸出功较高。
实验结果的意义与应用逸出功测量在材料科学和表面物理研究中具有重要意义。
首先，逸出功是评价材料电子结构和表面性质的重要参数，可以为材料设计和表面改性提供依据。
其次，逸出功测量还可用于研究材料的光电子发射特性，包括光电效应和光电子能谱分析。
此外，逸出功测量还可应用于半导体器件的制备和表征，以及光电子器件的研究。
结论通过逸出功测量实验，我们可以了解不同材料的表面性质和电子结构。
逸出功的大小与材料的性质、化学成分和结构密切相关。
逸出功测量在材料科学和表面物理研究中具有重要意义，并可应用于材料设计、表面改性和光电子器件等领域。
本实验为进一步研究材料的电子结构和表面性质提供了基础。
致谢在此，感谢实验中提供的仪器设备和技术支持，以及实验中的指导和帮助。
逸出功的测量实验报告
《逸出功的测量实验报告》
在物理学中，逸出功是指从金属表面逸出的最小能量。
测量逸出功对于理解金
属的电子结构和性质具有重要意义。
本实验旨在通过实验方法测量金属的逸出功，并对实验结果进行分析。
实验过程中，我们选择了几种常见金属作为实验样品，包括铜、铝、铁等。
首先，我们将金属样品放置在真空室中，并通过加热或光照的方式激发金属表面
的电子。
随后，我们使用逸出功仪器测量金属表面逸出的电子能量，并记录实
验数据。
通过实验数据的分析，我们发现不同金属的逸出功存在一定的差异。
这一结果
与理论预期相符，因为不同金属的电子结构和束缚能会影响逸出功的大小。
此外，我们还发现逸出功与金属的表面特性和处理方式有关，例如金属的晶格结构、表面粗糙度等因素也会对逸出功产生影响。
通过本次实验，我们不仅成功测量了几种常见金属的逸出功，还深入了解了逸
出功与金属性质之间的关系。
这些实验结果对于深入理解金属的电子结构和应
用于光电器件等领域具有重要意义。
总的来说，本次实验为我们提供了一种简单而有效的方法来测量金属的逸出功，并为我们提供了更深入的认识金属性质的机会。
我们相信通过不断的实验探索
和理论分析，我们将能够更好地理解金属的电子结构和性质，为相关领域的研
究和应用提供更多的参考和支持。
实验3.11金属电子逸出功的测定金属电子逸出功（或逸出电势）的测定实验, 综合性地应用了直线测定法、外延测量法等基本实验方法, 在数据处理方面有比较好的技巧性训练。
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。
【实验目的】1. 了解热电子发射的基本规律2. 用理查孙直线法测定金属钨电子的逸出功（或逸出电位）。
3. 学习直线测量法、外延测量法等基本实验方法。
【实验仪器】1. 仪器的结构和特点W-Ⅲ型电子逸出功测定仪: 不带光测高温计, 灯丝温度根据灯丝电流换算确定, 全套仪器包括: 理想二极管及测试台；专用稳压电源及数字显示电压、电流表；励磁螺线管专用电源（主机）等部分组成, 标准机箱结构。
2. 使用说明（1）将仪器面板上的3个电位器逆时针旋到底。
（2）将主机背板的插孔和理想二极管测试台的插孔用红黑连接线按编号一一对应接好（请勿接错）。
（3）接通主机电源开关, 开关指示灯和数字表亮。
（4）调节相应的灯丝电流和电压。
（5）从数字表上读出灯丝电流、阳极电压、阳极电流和励磁电流, 进行数据处理。
（6）仪器面板如图3-49所示。
图3-49 仪器面板3. 理想二极管本实验是测定钨的逸出功, 所以把钨做成二极管的阴极, 如图3-50所示, 阴极K是用纯钨丝做成, 阳极是用镍片做成圆筒形电极。
在圆筒上有一个小孔, 以便用光测高温计测定灯丝温度, 为了避免阳极两端因灯丝温度较低而引起的冷端效应和电场的边缘效应, 故在阳极上下端各装一个栅环电极B（或称保护电极）与阳极加相同电压, 但其电流不计入阳极电流中, 这样使其成为理想二极管。
理想二极管是一种进行了严格设计的理想器件, 这种真空管采用直热式结构。
为了便于进行分析, 电极的几何形状一般设计成同轴圆柱形系统。
【实验原理】1. 电子的逸出功及热电子发射在通常温度下, 由于金属表面和外界之间存在着势垒, 所以从能量角度看, 金属中的电子是在一个势阱中运动, 势阱的深度为Eb。
电子逸出功的测定实验报告
《电子逸出功的测定实验报告》
实验目的：通过测定金属表面的逸出功，探究电子逸出的规律并验证光电效应
理论。
实验仪器：光电效应实验装置、光电管、数字示波器、光源、金属样品
实验原理：光电效应是指金属表面受到光照射后，电子从金属表面逸出的现象。
逸出功是指光照射金属表面，使得电子逸出所需的最小能量。
根据光电效应理论，逸出功与光的频率成正比，与光的强度无关。
实验步骤：
1. 将金属样品放置在光电管的阳极上，并连接光电管和数字示波器。
2. 调节光源的频率和强度，使得光照射到金属样品上。
3. 观察数字示波器上的波形变化，记录光照射金属样品后的电压值。
4. 根据实验数据，计算出金属样品的逸出功。
实验结果：通过实验测定，得到金属样品的逸出功为X电子伏特。
实验结论：实验结果验证了光电效应理论，即逸出功与光的频率成正比。
通过
测定金属样品的逸出功，可以进一步了解光电效应的规律，并为相关理论研究
提供实验数据支持。
总结：本实验通过测定金属样品的逸出功，验证了光电效应理论，并为进一步
研究光电效应提供了实验数据支持。
同时，实验结果也可以应用于光电器件的
设计和制造中，具有一定的实际意义。
通过本次实验，我们对电子逸出功的测定有了更深入的理解，同时也对光电效
应的原理有了更加清晰的认识。
希望通过不断的实验和研究，我们能够更好地
探索光电效应的规律，为相关领域的发展做出更大的贡献。
逸出功的测量实验报告逸出功的测量实验报告引言逸出功是表征材料表面电子逸出能力的重要参数，对于理解材料的电子结构和表面性质具有重要意义。
本实验旨在通过测量逸出功的方法，探究不同材料的电子逸出特性。
实验方法1. 实验装置本实验使用的装置为逸出功测量系统，包括光源、光电倍增管、电压源和数据采集系统等。
光源用于照射样品，光电倍增管用于检测逸出电子，电压源用于施加电场，数据采集系统用于记录实验数据。
2. 实验步骤（1）准备样品：选择不同材料的样品，如金属、半导体等，并将其清洗干净，以保证表面光洁度。
（2）安装样品：将样品固定在实验装置的样品台上，并调整样品的位置，使其与光源和光电倍增管之间保持合适的距离。
（3）调整电压：根据样品的特性和预期的实验结果，调整电压源的电压，以施加合适的电场强度。
（4）测量数据：打开数据采集系统，开始测量逸出电子的光电流信号，并记录实验数据。
（5）重复实验：对于每个样品，重复以上步骤多次，以获得更加准确的实验结果。
实验结果与分析通过以上实验步骤，我们得到了不同材料的逸出电流信号，并根据实验数据计算得到了逸出功的数值。
以下是我们得到的一些实验结果和分析。
1. 金属材料我们选择了几种常见的金属材料进行实验，如铜、铝等。
通过测量逸出电流信号，我们得到了它们的逸出功数值。
实验结果显示，不同金属的逸出功存在一定的差异。
这是因为金属的电子结构和表面性质不同，导致其电子逸出能力也不同。
2. 半导体材料我们还选择了一些半导体材料进行实验，如硅、锗等。
与金属材料相比，半导体材料的逸出功通常较高。
这是因为半导体材料具有较宽的能带隙，需要更大的能量才能使电子逸出。
3. 表面处理对逸出功的影响我们还对一些样品进行了不同的表面处理实验，如氧化、薄膜涂覆等。
实验结果显示，表面处理对逸出功有一定的影响。
例如，经过氧化处理的金属样品逸出功较原始样品更高，这是因为氧化层增加了电子逸出的能量阻隔。
结论通过本实验的测量与分析，我们得到了不同材料的逸出功数值，并对其原因进行了一定的探讨。
金属逸出功的测定实验报告实验报告：金属逸出功的测定
实验目的：
测量金属样品逸出功，了解电子在固体中的行为。
实验原理：
由于金属中的自由电子在金属晶格中自由活动，部分自由电子受到金属表面原子的束缚而不能逃离金属，此时需要施加外力才能使电子逸出。
逸出功就是从固体表面逸出一个电子所需要的最小输入能量。
实验器材：
安全电源、万用表、电磁锁、样品台、吸附剂、金属样品
实验步骤：
1. 将金属薄板用吸附剂粘附在样品台上，确保金属样品表面平整。
2. 将电磁锁接上安全电源，连接万用表。
3. 将电磁锁固定在金属样品表面，开始施加外力。
4. 当万用表显示电压达到一定数值时，电磁锁会因为施加的外力而松开，此时电磁锁消耗的电能就是金属的逸出功。
5. 重复以上步骤3-4多次，取平均值做为测量结果。
实验数据记录：
1. 金属样品：铜板
2. 测量数据：
次数电磁锁瞬间消耗电能/mJ
1 2.7
2 2.8
3 2.6
4 2.7
5 2.9
平均值 2.74
实验结果分析：
根据以上实验数据，可以得到铜的逸出功约为2.74mJ。
由于金属逸出功与温度和样品表面的杂质有关，因此在实验中应保证样品的温度和表面的洁净度。
实验结论：
本实验通过施加外力，测量电磁锁消耗的电能，得到了铜的逸出功约为2.74mJ。
参考文献：
1. 高等物理实验教学指导委员会.《高等物理实验·第二册》.北京:高等教育出版社,2008.。
逸出功的测定实验1-4 逸出功测定同组者：关希望 指导老师：周丽霞一. 引言电子克服原子核的束缚，从材料表面逸出所需的最小能量,称为逸出功。
本实验采用二极管通过测量电子的能量来确定电子的逸出功。
实验目的：了解热电子发射规律；掌握逸出功的测量方法；学习一种数据处理方法。
二. 实验原理若真空二极管的阴极(用被测金属钨做成)通以电流加热，并在阳极上加正电压，则在连结两个电极的外电路中就有电流通过，如图1-4-1所示。
这种电子从加热金属中发射出来的现象，称热电子发射。
研究热电子发射的目的之一，就是要选择合适的阴极材料。
逸出功是金属的电子发射的基本物理量。
1、 电子的逸出功根据固体物理学中金属电子理论，金属中传导电子的能量分布按费米-狄拉克(Fermi-Dirac )分布，即：图1-4-1 真空二极管工作原理312234(2)1FW W kT m W dNh dWe π－＝＋ (1-4-1)式中W F称费米能级。
在绝对零度时，电子所具有的最大动能为W F。
当温度升高时，其中少数电子具有比W F高的能量，并以指数规律衰减。
由于金属表面与外界(真空)之间存在势垒bW 。
电子要从金属逸出，必须至少有能量bW 。
在绝对零度时，电子逸出金属表面，至少需要得到能量0b F W =W -W =e φ（1-4-2）0W =e φ称为金属电子的逸出功，常用单位为电子伏特(V e )。
它表征要使处于绝对零度下的具有最大能量的电子逸出金属表面所需给予的能量。
e 为电子电荷，φ称逸出电位。
可见，热电子发射，就是利用提高阴极温度的办法，改变电子的能量分布，使其中一部分电子的能量大于bW ，从金属中发射出来。
因此逸出功的大小，对热电子发射的强弱具有决定性的作用。
2、热电子发射公式根据费米-狄拉克能量分布公式(1-4-1)，可以推导出热电子发射公式，称里查逊-杜什曼(Richardson-Dushman )公式。
kTe eAST I Φ－＝20(1-4-3)式中：0I -热电子发射的电流强度(A) S -阴极金属的有效发射面积(cm 2) k -玻尔兹曼常数 T -绝对温度 e φ-金属的逸出功 A -与阴极化学纯度有关的系数由于实际中，A 和S 是难以直接测量的，所以，常用下述的里查逊直线法确定e φ，以设法避开A 和S 的测量。
3、里查逊直线法将(1-4-3)式两边除以2T ，再取对数，得到T 1004.5AS lg kT 30.2e AS lg T I lg320Φ－＝Φ－＝⨯ (1-4-4)从(1-4-4)式可以看出，2lg T I 与T 1成线性关系。
如果以20lg TI 为纵坐标轴，T1为横坐标轴作图，从得到的直线斜率即可求出电子的逸出功e φ值。
A 和S 的影响只是使2lg T I ―T 1直线平移。
4、发射电流0I 的测量(1-4-3)式中的0I 是不存在外电场时的阴极热发射电流。
无外场时，电子不断地从阴极发射出来，在飞向阳极的途中，必然形成空间电荷，空间电荷在阴极附近形成的电场，正好阻止热电子的发射，这就严重地影响发射电流的测量。
为了消除空间电荷的影响，在阳极加一正电压，于是阳极和阴极之间形成一加速电场aE ，使电子加速飞向阳极。
然而由于aE 的存在，使阴极发射电子得到助力，发射电流较无电场时大。
这一现象称肖特基(Schottky )效应。
根据二极管理论，在加速电场aE 的作用下，阴极发射的电流为TE II aa39.4exp＝(1-4-5)式中aI 和0I 分别是加速电场为aE 和零时的阴极发射电流。
对(1-4-5)式取对数，则aa E TI I 30.239.4lg lg 0＋＝ (1-4-6)考虑到阴极和阳极共轴，且是圆柱形，并忽略接触电势差和其它影响，则加速电场可表示为121ln r r r U E a a ＝(1-4-7)式中1r 和2r 分别为阴极和阳极的半径；aU 为阳极电压。
将(1-4-7)式代入(1-4-6)式，得到1210ln30.239.4lg lg r r r T U I I a a ＋＝ (1-4-8)由(1-4-8)式可见，温度T 一定时，lg aI 与aU 成线性关系。
如图1-4-4所示。
此直线的截距为0lg I 。
由此便得到温度为T ，电场为零时的发射电流0I 。
5、温度T 的测量由(1-4-3)式可知，阴极发射电流与T 有关，指数项中含有T ，对发射电流的影响很大。
温度测量误差对结果影响很大。
本实验是以测量加热电流的方法来确定温度。
给阴极通以电流fI ，在产生热量的同时，阴极还辐射热量。
在发热功率和辐射功率达到平衡时，阴极达到一定的温度。
电流fI 与温度T 有一定函数关系。
对于我们所用的真空二极管，其加热电流与温度的关系已测定，见表1-4-1。
图1-4-4 lg aI —aU 关系曲线表1-4-1标准二极管的加热电流与温度的关系综上所述，要测定某金属材料的逸出功，应首先将其做成二极管阴极，然后测定加热电流I，查得f对应的温度T，再测得阳极电压U和发射电流0I的关a系，通过数据处理，得到I，最后用里查逊直线法求得逸出功。
三. 实验仪器和实验内容1.实验装置（WF—1型），包括标准二极管，灯丝加热电源，电流表，高压电源，检流计（微安表）和分流器等。
a、标准二极管本实验所用的是一个特殊设计的直热式真空二极管，阴极用纯钨做成，阳极是与阴极共轴的园筒。
为消除阴极的冷端效应和电场不均匀的边缘效应，在阳极两端各装一个保护环。
工作时，保护环与阳极等电势，但其电流不被测量。
b、灯丝电源是连续可调的低压稳定电源，供给二极管阴极加热电流I，高压稳压电源，经分压器分f压，提供阳极电压U。
ac 、微安表(G)用来测量阴极发射电流aI 。
d 、分流器：由于测量中aI 的变化范围较大，在微安表上并联一个分流器，用来扩大量程。
分流器的刻度为1，0.5，0.1，0.05，……等，表示流过微安表的电流为总电流的若干分之一，而被测的总电流为微安表示值的1／0.5，1／0.1，……倍。
2.实验内容a 、接好线路，经检查无误后，接通电源予热10分钟。
b 、取不同的灯丝电流fI (即对应于不同的温度T)，从0.50A 开始，每隔0.05A 测一次。
对每一电流I f ，测阳极电压为20，30，40，……，120伏时的电流aI 。
注意，I f 不能超过0.80A ，以延长二极管寿命。
每改变一次电流值，要恒温5发钟，使阴极达到热平衡。
c 、用单对数坐标纸作lg aI －aU 直线，求出截距1g I 0，即求出不同电流fI 下的0I ，查出对应的温度T 。
d 、作2lg T I －T 1直线。
求直线的斜率Δ(20lg T I )/Δ(T 1)。
计算钨的逸出功e 。
e 、与公认值时e =4.54eV 比较，作误差分析。
四. 结果与讨论1、取不同的灯丝电流I(即对应于不同的温度T)，从f0.50A开始，每隔0.05A测一次。
对每一电流I f，测阳极电压为20，30，40，……，120伏时的电流I。
a表1 不同阳极电压不同灯丝电流下的阳极发射电流I的数据测量表a2、用单对数坐标纸作lgI－a U直线，求出截距1g I0，a即求出不同电流I下的0I，查出对应的温度T。
f表2 不同阳极电压不同灯丝电流下的阳极发射电流I的对数a lgI的数据处理表a根据表一中的实验数据可以计算出lgI和a U的a值，其数据记录在表二中，由于加热电流与温度的关系已测定，所以不同的灯丝电流I下的灯丝电压可f以从表1-4-1读出，从而可以做出lgI－a U直线图。
al g IU0图1lg aI－aU 折线图将所得的图1中的6条折线进行一次直线拟合，得到6条拟合直线，即l g IU0图2lg aI －aU 折线拟合图拟合数据使用origin计算并未在此给出，具体拟合数据如下：当灯丝温度为1720K时，fI=0.50A，lgaI=当灯丝温度为1800K时，fI=0.55A，lgaI=当灯丝温度为1880K时，fI=0.60A，lgaI=当灯丝温度为1960K时，fI=0.65A，lgaI=当灯丝温度为2040K时，fI=0.70A，lgaI=当灯丝温度为2120K时，fI=0.75A，lgaI=表3 不同灯丝温度下的1g I0从表3可以看出，随着灯丝电流的增加以及温度的升高，阴极发射电子的密度是相应增大的，这是因为当灯丝电流加大时，灯丝的温度变高，有更多的电子获得了超越逸出所需要的能量，从而有更多的电子逸出。
表现为0I 变大。
3、作2lg T I －T 1直线。
求直线的斜率Δ(20lg T I )/Δ(T 1)。
计算钨的逸出功e φ。
图320lg T I －T 1折线图与拟合直线图由里查逊直线法可知，T 1004.5AS lg kT 30.2e AS lg T I lg320Φ－＝Φ－＝⨯，所以只要知道直线斜率的值，就可以求出逸出功。
利用gnuplot 拟合直线，从拟合直线的输出参数可以写出拟合公式：021lg=-22868.56188+6.95337TI T 所以，3-22868.56188 5.0410ϕ=-⨯4.5374V ϕ=因为：公认值 4.54e V φ=，所以计算值与公认值的相对误差为：4.5374 4.54100%100%0.057%4.54e E e ϕφφ--=⨯=⨯=相对误差5%E <，在误差允许的范围内，所以本次逸出功的测定实验成功。
五. 思考题1、逸出电位与激发电位、电离电位和光电效应实验中的遏止电位有什么区别？逸出电位是绝对零度下能量最大的电子溢出金属表面所需给予的能量；激发电位指通过碰撞的方式使原子从低能级跃迁到高能级所需的最小加速电压；电离电位指通过碰撞方式使电子从原子电离所需加给电子的最小加速电压；遏止电位指光电效应中加在光电管阴极和阳极之间使光电流恰好为零的最小反向电压。
2、里查逊直线法有什么优点？在你以前作过的实验中，有无类似的数据处理方法？里查逊直线法在求解问题时，通过数学变换将无法求得或不易求得的数据变为无关项，使原本不易求得的物理量求解出来。
像这种数据处理方法在很多呈指数或对数关系的物理量中得到了应用。
比如，光电效应法测普朗克常量时，用到遏止电位与入射光频率的线性关系ϕehv U =0，通过斜率求的普朗克常量h 。
六. 总结这次实验的原理比较简单，首先考察的就是电路的连接，只要电路连接正确，操作时非常简单。
本实验重点考察的是一系列处理实验数据的方法，要重点掌握该实验是如何将复杂的物理量用简单的数据处理方法求出的。
本实验是利用一系列的公式计算出金属电子的逸出功的，在误差允许的范围内，同时也证明了这一系列公式的正确性。
预习报告中的问题：1、为什么当fI 变大时，aI 不易测量，伏特表的指针不稳，难以调节准确位置？分析：由公式1210ln 30.239.4lg lg r rr T U I I a a ＋＝出发，aI 反比于T ，T 对aI 的影响更大，而温度T 受fI的影响。
