實(shí)驗原理
金屬中存在大量的自由電子，但電子在金屬內(nèi)部所具有的能量低于在外部所具有的能量，因而電子逸出金屬時需要給電子提供一定的能量，這份能量稱為電子逸出功。研究電子逸出是一項很有意義的工作，很多電子器件都與電子發(fā)射有關(guān)，因此研究這種材料的物理性質(zhì)，對提高材料的性能是十分重要的。另外本實(shí)驗還可以利用磁控法測量電子荷質(zhì)比，研究真空中電子能量遵從費(fèi)米-狄拉克分布。
儀器概述
本實(shí)驗裝置的核心部件是一只理想（真空）二極管和套在理想二極管外的通電螺線管線圈。本實(shí)驗通過測量金屬鎢的電子逸出功，將鎢絲作為“理想”二極管陰極材料，陽極做成與陰極共軸的圓柱，把陰極發(fā)射面限制在溫度均勻的一定長度內(nèi)而又可以近似的把電極看成是無限長的無邊緣效應(yīng)的理想狀態(tài)。金屬電子逸出功(功函數(shù))的測定實(shí)驗，綜合性地應(yīng)用了里查遜直線測定法、外延測量法、補(bǔ)償測量法和磁控法等基本方法。在數(shù)據(jù)處理方面有比較好的技巧性訓(xùn)練。因此，這是一個比較有意義的實(shí)驗。
儀器特點(diǎn)
獨(dú)立的理想真空二極管座：理想真空二極管插在獨(dú)立的管座之上，并且配有透明的亞克力保護(hù)罩，既可以直觀的觀察真空二極管的工作狀態(tài)，還可以有效地保護(hù)玻璃器件。獨(dú)立的管座上刻有清晰的實(shí)驗原理圖，可以使得學(xué)生更好的理解整個實(shí)驗原理。
精確的陽極電流測量模塊：陽極電流測量模塊采用微安級電流放大器，采用四位半數(shù)顯表，測量范圍可達(dá)0.1uA~20mA，可以準(zhǔn)確、精細(xì)、穩(wěn)定地測量到微弱的陽極電流。
穩(wěn)定的陽極電壓輸出模塊：陽極電壓輸出采用線性電源，輸出幅度達(dá)到0~160.0V，可以穩(wěn)定、高效地提供真空二極管的陽極電壓。
便捷的數(shù)據(jù)采集接口：每個實(shí)驗電源都配置模擬數(shù)據(jù)采集接口，可以連接電壓傳感器和PASCO數(shù)據(jù)采集軟件，可以實(shí)時地采集大量的數(shù)據(jù)來分析測試結(jié)果，方便、快捷、高效地完成實(shí)驗內(nèi)容。
實(shí)驗內(nèi)容及典型數(shù)據(jù)
實(shí)驗一：金屬電子逸出功的測定
表1：在不同陽極電壓和燈絲溫度下的陽極電流及其對數(shù)值，作 lgIa～√Ua 圖，得到不同溫度下的截距 lgI 填入表2。
表2: 在不同溫度T時所算得的 lg( I / T2) 和 1/T 的值
根據(jù)表2作 lg( I / T2) ～1/T 圖，求直線斜率 m
直線斜率：m = -22802
逸出電勢: φ = 4.53 (V)
逸出功（功函數(shù)）eφ = 4.53 eV
與逸出功（功函數(shù)）*值 eφ=4.54eV 相比的相對誤差：Er = 0.33%
實(shí)驗二：電子在徑向電場和軸向磁場中的運(yùn)動（磁控法測量電子荷質(zhì)比）
實(shí)驗三：費(fèi)米-狄拉克分布的研究
實(shí)驗四：理想真空二極管的伏安特性
部件清單
金屬電子逸出功實(shí)驗儀 BEM-5715
可調(diào)直流 (恒壓恒流) 電源I，12V/1A BEM-5055
理想真空二極管盒 BEM-5716
螺線管線圈 BC-105236
連接導(dǎo)線，2mm護(hù)套香蕉插頭，紅 BC-105238 【2】
連接導(dǎo)線，2mm護(hù)套香蕉插頭，黑 BC-105239 【2】
連接導(dǎo)線，4mm香蕉插頭，紅 BC-105084
連接導(dǎo)線，4mm香蕉插頭，黑 BC-105083
連接導(dǎo)線,4mm護(hù)套香蕉插頭1m, 紅 BC-105074
連接導(dǎo)線,4mm護(hù)套香蕉插頭1m, 黑 BC-105073
電源線 BC-105075
用戶手冊 CD-M-BEX-8510B
數(shù)字化實(shí)驗選配件
UI-5400 Capstone數(shù)據(jù)采集軟件
PS-3211 無線電壓傳感器 【2】
