电子逸出功(中国石油大学实验数据)

数据处理：计算对数值lg I a 数据表根据上表数据得到)(lg a a U SqrtI 关系曲线图，如图（1）：阴极电流记录表图（1）：lg （Ia ）-sqrt （Ua ）曲线图图像分析：由图表可看出，当温度一定时，a I lg 与a U 成线性关系，且从图中可读出曲线的截距，即为0lg I以灯丝电流f I =0.6A 为例，此时有表可查的灯丝温度T=1880K ，由于此时可从图（1）读得0lg I = - 4.4946，故可求得0I = 3.20184*10-5 ，进而可计算的20lgTI = -11.043 ， T1=0.000532。

进而绘制得20lgT I -T1数据记录表： 20lg T I -T1数据记录表图（2） 20lgT I -T1关系曲线 图像分析： 由图可读得直线斜率.K= - 22062，故Φ=-22062/-5040=4.38V ，所以钨的电子逸出功eV e 38.4=Φ，与公认值eV e 54.4=Φ相比较可知，再实验误差范围允许之内，实验是成功的。

相对误差： 相对误差B=(4.54-4.38)/4.54=3.5%分析原因：由于实验仪器的精确度有限还有就是加上人为因素，读数偏差（主要是因为显示器读数不稳定，还有可能因为读数过快，导致未达到稳定就读取了示数）综合导致实验误差的产生。

电子核质比的测量：Is-Ia 记录表根据上表数做出a c I U 2与的图像如下:图（3）a c I U 2与的曲线关系图图形分析：我们由图像可以看出a c I U 2与的曲线关系图为线性变化一次函数，且图像斜率大于零。

由图像得知K=160.89.计算=0.01295079 进而得出核质比:11 2 3 2 2 2 ' 10 045 . 5 )10 9 . 3 ( 8 01295079 . 0. 160.89 8 ⨯ = ⨯ ⨯ = ⨯ = - a K K m e 22 22 7 '04. 0 021 . 0 021 . 0 04. 0 028 . 0 028 . 0 ln ) 021 . 0 028 . 0 ( 2 984 10 4 + + + + ⨯ - ⨯ ⨯ ⨯ ⨯ = - π K思考与讨论：1．为了提高测量精度，实验中应该注意什么？答：实验前一定注意要先预热一段时间，保证灯丝温度达到实验要求，记录数据时要尽可能等到显示器示数稳定后再读取，减小造成人为失误，保证实验数据准确记录，另外，有效数字的保留也很重要，一定要实事求是读取实验数据。

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。

金属电子逸出功的测定
05112 杨昊庆10.23
一、实验数据的记录与处理
4.计算
逸出电压U=K/(-5.04E03)=-22639/(-5.04E03) V=4.492V
逸出功eU=4.429 eV
理论值eU’=4.54 eV
相对误差E=2.5%
二、实验的反思感悟与总结
1.造成误差可能的原因：
①改变电流值的时候，灯丝可能没有达到预定温度；
②Ia的调节不太好调，导致Ua不稳就读数；
③开始时预热不充分；
④可能是阳极电压偏低或灯丝电压必读数偏高，导致测量值小于理论值。

2.里查逊直线的优点：
不用知道B和S的数值，就可以求出逸出功，这种思想应该牢牢掌握。

3.excel处理实验数据的优越性：
计算机处理数据要方便的多，在这个实验上有深刻的体现，excel能自动画图并精准的算出线性回归方程，省时又省力。

4.感悟
这个实验的操作很简单，在excel的帮助下数据处理也很简单，而且没有不确定度的计算，可以说是本学期最简单的实验之一。

但是有两点让我感触很深。

一是里查逊直线的思想，二是君子生非异也，善假于物，一定要好好掌握计算机技术的应用。

逸出功实验报告引言：逸出功是指材料中的电子逃逸出材料表面所需的最小能量，是研究材料电子行为的重要参数。

逸出功实验是通过测量材料表面逸出电子的能量来确定材料逸出功的一种方法。

本实验旨在通过逸出功实验，探究材料逸出功与材料性质之间的关系，为材料表面性能的研究提供实验数据。

实验原理：逸出功实验主要基于电子的波动性和粒子性。

根据波动性，电子在材料表面会受到衍射和干涉等现象的影响，形成驻波。

根据粒子性，电子的能量与波长之间存在关系。

逸出功实验利用光电效应，即光子与物质相互作用时，能量转移给物质，使得物质表面的电子能量达到逸出功所需的最小能量，进而逸出材料表面。

根据逸出电子的动能和入射光子的能量之间的关系，可以测量材料的逸出功。

实验步骤：1. 准备实验所需材料：包括不同材料的样品、光源、光电倍增管等设备。

2. 将光源照射到样品表面，并调节光源的强度和波长。

3. 通过光电倍增管测量逸出电子的动能，并记录测量结果。

4. 改变光源的强度和波长，重复步骤3，以获得多组测量数据。

5. 根据逸出电子的动能和入射光子的能量之间的关系，计算材料的逸出功。

实验结果与讨论：根据实验测得的逸出电子的动能和入射光子的能量之间的关系，可以得到不同样品的逸出功。

实验结果显示，逸出功与材料的性质密切相关。

不同材料的逸出功差异较大，这是由于材料的物理化学性质不同导致的。

例如，金属材料通常具有较低的逸出功，而半导体和绝缘体材料的逸出功较高。

这是因为金属材料具有较低的禁带宽度，电子容易逸出；而半导体和绝缘体材料的禁带宽度较大，电子逸出需要更高的能量。

逸出功还受材料表面的形貌和结构等因素的影响。

表面缺陷和杂质等会增加逸出功，而光照和热处理等可以降低逸出功。

因此，在材料应用中，可以通过调控材料的表面形貌和结构，来调节材料的逸出功，从而实现对材料电子性能的控制。

结论：逸出功实验是一种测量材料逸出功的有效方法。

通过逸出功实验，我们可以了解材料的电子行为和性质，为材料表面性能的研究提供实验数据。

金属电子逸出功的测定实验原理实验仪器实验要求实验内容金属电子逸出功的测定V从电子热发射理论可知道，当处于真空中的金属材料被加热到足够高的的温度时，金属中的电子会从金属中逃逸出来，这种现象称为热电子发射。

由于不同的金属材料其电子的逸出功是不同的，因此热电子的发射情况也不一样。

本实验本实验以金属钨为例，测量其热电子的逸出功。

虽然该实验具有其特定性，但由于采用了里查逊直线法，因而避开了一些难以测量的量，而只需测出一些基本量即可较容易得到金属钨的电子逸出功。

该方法具有其普适性，在实验中应对其内含的物理机制予以掌握。

实验原理V金属电逸出功（或逸出电位）的测定实验，综合性地应用了直线测定法、外延测量法和补偿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。

因此，这是一个比较有意义的实验。

V根据固体物理学中金属电子理论，金属中的传导电子能量的分布是按费密－狄喇克能量分布的。

即式中EF 成为费密能级12/331exp)2(4)(−⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛−==kTEEmhdEdNEf Fπ实验原理V在绝对零度（T=0）时，电子的能量分布如图所示。

在绝对零度时电子要从金属逸出，至少需要从外界得到能量。

电子逸出功实验原理V根据里查逊-热西曼公式⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=kTeexpASTI2κ式中，I为热电子发射的电流强度，单位为A;A为何阴极表面化学纯度有关的系数，单位为A·m·KS为阴极的有效发射面积，单位为T 为发射热电子的阴极的绝对温度，单位为K；k为玻尔兹曼常数，K/J1038.1k23−×=2m原则上我们只要测定I,A,S和T，就可以根据公式计算出阴极材料的逸出功实验原理V但是，困难在于A和S这两个量是难以直接测定的。

所以在实验测量中，常用下属的里查逊直线法。

以设法避开A和S这两个量的测量。

1、里查逊直线法TASkTeAST11004.5lg30.2lg1lg3 2ϕϕ×−=−=从公式上可看出，和成线性关系。

中国石油大学 近代物理实验 实验报告 成 绩：班级： 姓名： 同组者： 教师：实验 1-4 逸出功的测定【实验目的】1、了解热电子发射规律。

2、掌握逸出功的测量方法。

3、学习一种数据处理方法。

【实验原理】如图1-4-1所示。

电子从加热金属中发射出来的现象，称热电子发射。

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：1)2(421233＋π＝－kT W W Fe W m hdWdN 式中W F 称费米能级。

在绝对零度时，电子的能量分布如图1-4-2中的曲线(1)所示。

此时电子所具有的最大动能为W F 。

当温度升高时，电子的能量分布如图1-4-2中的曲线(2)所示。

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W b ，如图1-4-3。

电子要从金属逸出，必须至少有能量W b 。

从图1-4-3可看出，在绝对零度时，电子逸出金属表面，至少需要得到能量W 0＝W b 一W F ＝e φ （1-4-2）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W b ，从金属中发射出来。

2、热电子发射公式图1-4-1 真空二极管工作原理图1-4-2 费米能量分布曲线 图1-4-3 金属表面势垒根据费米-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)将(1-4-3)式两边除以T 2，再取对数，得到T 1004.5AS lg kT 30.2e AS lg TI lg320Φ－＝Φ－＝ (1-4-4) 从得到的直线斜率即可求出电子的逸出功e φ值。

4、发射电流I 0的测量(1-4-3)式中的I 0是不存在外电场时的阴极热发射电流并在空间堆积。

【数据处理】表1测定钨的逸出功√Ua If/A 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 0.724 Ia/A 3.20E-05 5.20E-05 8.50E-05 1.35E-04 2.10E-04 3.19E-04 4.78E-04 lgIa -4.49485 -4.284 -4.07058 -3.86967 -3.67778 -3.49621 -3.320575 Ia/A 3.30E-05 5.40E-05 8.70E-05 1.38E-04 2.16E-04 3.29E-04 4.95E-04 lgIa -4.48149 -4.26761 -4.06048 -3.86012 -3.66555 -3.4828 -3.305396 Ia/A 3.40E-05 5.60E-05 9.00E-05 1.42E-04 2.22E-04 3.39E-04 5.05E-04 lgIa -4.46852 -4.25181 -4.04576 -3.84771 -3.65365 -3.4698 -3.296717 Ia/A 3.50E-05 5.70E-05 9.10E-05 1.45E-04 2.26E-04 3.45E-04 5.14E-04 lgIa -4.45593 -4.24413 -4.04096 -3.83863 -3.64589 -3.46218 -3.289048 Ia/A 3.50E-05 5.80E-05 9.30E-05 1.47E-04 2.30E-04 3.51E-04 5.23E-04 lgIa -4.45593 -4.23657 -4.03152 -3.83268 -3.63827 -3.45469 -3.28159 Ia/A 3.60E-05 5.90E-05 9.50E-05 1.50E-04 2.34E-04 3.57E-04 5.32E-04 lgIa -4.4437 -4.22915 -4.02228 -3.82391 -3.63078 -3.44733 -3.2740910 Ia/A 3.70E-05 6.00E-05 9.60E-05 1.52E-04 2.38E-04 3.63E-04 5.40E-04 lgIa -4.4318 -4.22185 -4.01773 -3.81816 -3.62342 -3.44009 -3.2676111Ia/A 3.70E-05 6.10E-05 9.80E-05 1.55E-04 2.41E-04 3.71E-04 5.48E-04 lgIa -4.4318 -4.21467 -4.00877 -3.80967 -3.61798 -3.43063 -3.26122由图可知：0.60V时logI0=-4.474; 0.62V时logI0=-4.262; 0.64V时logI0=-4.055; 0.66V时logI0=- 3.855;0.68V时logI0=- 3.660; 0.70V时logI0=-- 3.479; 0.72V时logI0=- 3.307;If/A 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 0.72 logIo -4.474 -4.262 -4.055 -3.855 -3.66 -3.479 -3.307 Io 3.36E-05 5.47E-05 8.81E-05 0.00014 0.000219 0.000332 0.000493 T 1880 1914 1945 1978 2010 2040 2074 log(Io/T^2) -11.0223 -10.8259 -10.6328 -10.4475 -10.2664 -10.0983 -9.94062 1/T 0.000532 0.000522 0.000514 0.000506 0.000498 0.00049 0.000482根据表中数据作图如上：直线斜率：m=-21987逸出电势：Φ==4.36 eV逸出功：eV=4.36 eV与逸出功公认值4.54eV比较，误差E r=3.96%表3 阳极电压Ua与Ic关系表Ua/v 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00Ic/A 0.110 0.136 0.156 0.175 0.193 0.211Ic20.012100 0.018496 0.024336 0.030625 0.037249 0.044521斜率：K=155.6；阳极内半径a=3.9*10-3;线圈长度：l=1.47*10-2;;线圈数：N=990匝；线圈内半径：r1=0.021m;线圈外半径：r2=0.028m;真空磁导率：4μ荷质比e/m=1.7588*1011（c/Kg）K’=0.0197;K=*K’;K=155.6;所以e/m=2.108*1011；【思考与讨论】3．答：理查逊的直线法在于将原先很复杂的公式简单化，而且变成线性化。

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。

课程名称：大学物理实验（二）实验名称：金属电子逸出功的测定二、实验原理2.1金属电子逸出功逸出功：指要使电子从固体表面逸出，所必须提供的最小能量，用∆∅表示。

费米-狄拉克分布规律：在金属内部，电子按由低能态到高能态的次序占据，服从f(E,T)=1(1)1+exp⁡[(E−E F)/kT]如图1所示，在绝对零度时电子的最大动能是EF。

当温度升高时，有少部分电子的能量大于EF，能量的变化在~0.1eV 量级图1 费米-狄拉克分布规律测量时，逸出功等于费米能与真空能级之间的能量差。

∆∅=E Vacuum−E Fermi=eU(2)图2 金属钨表面电子的势能曲线2.2电子逸出功的测量方法1、里查逊—杜西曼公式（Richardson-Dushman formulaI=AST2exp(−eUkT)(3)式中：I是热电子发射的电流强度（单位：A）S是阴极金属的有效发射面积（单位：cm2）T是热阴极的绝对温度（单位：K）A是与阴极化学纯度有关的系数（单位：A⋅cm2⋅K−2）k是玻尔兹曼常数（k=1.38×10−23J⋅K−1）2、里查逊直线法I=AST2exp(−eUkT)(4)转化为I T2=ASexp(−eUkT)(5)取对数得：lg IT2=lg(AS)−eUklg⁡(e)1T(6)其中e和k是常数，U是逸出电势带入常数得：lg IT2=lg(AS)−5.04×103U1T(7)得：lg IT2和1T的线性关系，其斜率为5.04×103U里查逊直线法优点：可以不必测出A、S 的具体数值，只要测出I，T 的关系，由斜率可以得到逸出电势U。

温度T 可由通过灯丝的电流对照给出：表1 灯丝电流与温度的对应关系I f(A)0.580.600.620.640.660.680.70T(103K) 2.06 2.10 2.14 2.18 2.22 2.26 2.303、用外延法求零场电流测金属丝做成的阴极K，通过电流加热，在阳极加正向电压，则在连接这两个电极的外围电路中将有电流Ia通过。

逸出功实验报告逸出功实验报告引言：逸出功是指在光照射下，光电效应中电子从金属表面逸出所需的最小能量。

本实验旨在通过测量不同金属材料的逸出功，探究光电效应的基本原理，并分析影响逸出功的因素。

实验装置及步骤：实验装置主要包括光电效应实验装置、电流表、电压表、金属样品等。

实验步骤如下：首先，将金属样品固定在实验装置上，并调节光强和波长。

然后，通过改变加在金属样品上的电压，测量电流的变化。

最后，根据实验数据计算逸出功。

实验结果分析：实验中，我们选取了不同金属材料进行逸出功测量，并记录了相应的电流和电压值。

通过数据处理，我们得到了各金属材料的逸出功数据，并进行了进一步分析。

首先，我们观察到不同金属材料的逸出功存在差异。

这是由于金属材料的晶格结构、电子云分布以及金属表面的特性等因素的影响所致。

例如，对于钠和铝这样的碱金属，由于它们的电子云分布较为松散，逸出功相对较低。

而对于过渡金属如铜和铁，它们的逸出功较高，这是因为它们的电子云分布较为紧密。

其次，我们还观察到逸出功与光照强度和波长有关。

实验中，我们通过改变光强和波长，发现逸出功随光照强度增加而增加，而随波长减小而减小。

这与光电效应的基本原理相符。

光电效应是通过光子与金属表面的电子相互作用而发生的，光子的能量与光照强度和波长有关，因此逸出功也会相应地受到影响。

进一步分析逸出功与金属材料的性质之间的关系，我们发现逸出功与金属的电导率和功函数有密切关系。

电导率是描述金属导电性能的指标，而功函数则是描述金属表面电子逸出能力的指标。

实验结果表明，电导率与逸出功呈正相关关系，即电导率越高，逸出功越低。

这是因为电导率高的金属具有更多的自由电子，电子更容易逸出。

而功函数与逸出功呈负相关关系，即功函数越低，逸出功越高。

这是因为功函数低的金属表面对电子的束缚力较弱，电子更容易逸出。

结论：通过逸出功实验，我们深入了解了光电效应的基本原理，并探究了逸出功与金属材料性质、光照强度、波长等因素的关系。