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】 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： 1)2(421233＋π＝－kTWWFeWmhdWdN (1-4-1) 式中 WF 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 WF
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 WF 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 Wb，如图 1-4-3
电子要从金属逸出，必须至少有能量 Wb
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 W0＝Wb 一 WF＝eφ （1-4-2） W0(eφ )称为金属电子的逸出功，常用单位为电子伏特(eV)
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 Wb，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 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
