Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лаб.17-6..DOC
Скачиваний:
1
Добавлен:
03.05.2019
Размер:
204.29 Кб
Скачать

Методика и техника эксперимента

Для экспериментального изучения явления термоэлектронной эмиссии используется электрическая цепь, схема которой изображена ниже.

Она позволяет изменять температуру накала катода и, соответственно, выход электронов путем изменения сопротивления реостата Rн. Анодное напряжение можно изменять потенциометром R.

П роводя измерения силы анодного тока Iа и соответствующих значений анодного напряжения Uа, можно построить вольтамперную характеристику вакуумного диода. На рисунке4 изображен график зависимости силы тока от напряжения при двух значениях температур катода Т1 и Т2.

Как известно, зависимость плотности тока насыщения от абсолютной температуры описывается формулой Ричардсона-Дэшмана:

,

где С – постоянная, теоретически одинаковая для всех металлов, Т – термодинамическая температура катода, k = 1,38 · 10-23 Дж/К – постоянная Больцмана, Авых – работа выхода электрона из катода.

Преобразуем формулу Ричардсона-Дэшмана

и прологарифмируем полученное выражение:

.

Запишем полученную формулу для двух значений температуры катода Т1 и Т2, учитывая при этом, что и :

, .

Вычитая из второго уравнения первое

,

получаем расчетную формулу для определения работы выхода электрона из металла:

. (3.1)

Ток насыщения при каждой температуре Iнас1 и Iнас2 можно определить по вольтамперной характеристике диода.

Определение значений абсолютной температуры Т1 и Т2 также происходит графически. Температура Т зависит от тепловой мощности Р, выделяющейся на единице площади поверхности катода, график этой зависимости представлен на стенде у установки. Мощность, в свою очередь, определяется через ток Iн и напряжение Uн цепи накала катода по формуле:

, (3.2)

а мощность, которая излучается с единицы площади поверхности:

. (3.3)

Работа выхода электронов

Металл

А, Дж

А, эВ

Барий

3,8∙10-19

2,4

Вольфрам

7,2∙10-19

4,5

Германий

7,7∙10-19

4,8

Калий

3,5∙10-19

2,2

Кальций

4,5∙10-19

2,8

Литий

3,7∙10-19

2,3

Молибден

6,9∙10-19

4,3

Никель

7,2∙10-19

4,5

Платина

10∙10-19

6,3

Рубидий

3,4∙10-19

2,1

Серебро

7,5∙10-19

4,7

Торий

5,4∙10-19

3,4

Цезий

3,2∙10-19

2,0

Цинк

6,4∙10-19

4,0

Порядок выполнения работы

  1. Ознакомиться с экспериментальной установкой.

  2. Заполнить таблицу с данными об амперметре и вольтметре, рассчитать цену деления и абсолютную погрешность каждого прибора.

  3. Включить схему в сеть.

  4. С помощью регулятора напряжения (потенциометра Rн) установить напряжение накала Uн1 = 3,40 В (поддерживать напряжение накала постоянным в течение опыта).

  5. Измерить амперметром ток накала Iн1. Значения тока и напряжения занести в таблицу 3.1.

  6. С шагом в 10 В увеличивать анодное напряжение от значения 5 В до тех пор, пока анодный ток не достигнет насыщения. Значения напряжения и соответствующие значения анодного тока занести в таблицу 3.1.

  7. Установить напряжение накала Uн2 = 3,85 В.

  8. Повторить аналогичные измерения в соответствии с пунктами 4-6.

Таблица 3.1

Uн = 3,40 В

Uн = 3,85 В

Iн = … А

Iн = … А

Uа, В

Iа

Uа, В

Iа

  1. Построить вольтамперные характеристики . Определить ток насыщения Iнас1 и Iнас2. Результаты занести в таблицу 3.2.

  2. По формуле (3.2) рассчитать мощность, выделяющуюся на катоде Р1 и Р2.

  3. По формуле (3.3) рассчитать выделяющуюся на единице площади катода мощность. Площадь поверхности катода S = 0,11 см2.

  4. По предложенному графику определить значения температуры катода Т1Т2.

  5. По формуле (3.1) найти значение работы выхода электронов из металла.

  6. Выразить работу выхода в электрон-вольтах. 1 эВ = 1,6×10-19 Дж.

  7. Результаты расчетов занести в таблицу 3.2.

  8. Сделать вывод о проделанной работе.

Таблица 3.2

P, Вт

,

T, К

A, эВ

1

2

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]