金屬電子逸出功需要測量哪些物理量為什麼

① 逸出功的金屬逸出功的測量

電子從金屬中逸出，需要能量．增加電子能量有多種方法，如用光照、利用光電效應使電子逸出，或用加熱的方法使金屬中的電子熱運動加劇，也能使電子逸出．本實驗用加熱金屬，使熱電子發射的方法來測量金屬的逸出功．
圖1
如圖1所示，若真空二極體的陰極(用被測金屬鎢絲做成)通以電流加熱，並在陽極上加以正電壓，在連接這二個電極的外電路中將有電流通過．這種電子從加熱金屬線發射出來的現象，稱為熱電子發射．
研究熱電子發射的目的之一，是選擇合適的陰極材料．誠然，可以在相同加熱溫度下測量不同陽極材料的二極體的飽和電流，然後相互比較，加以選擇．但通過對陰極材料物理性質的研究來掌握其熱電子發射的性能，是帶有根本性的工作，因而更為重要．
在通常溫度下由於金屬表面與外界(真空)之間存在一個勢壘Wa，所以電子要從金屬中逸出必須至少具有能量Wa，在絕對零度時電子逸出金屬至少需要從外界得到的能量為
W0=Wa-Wf=eΦ
W0稱為金屬電子的逸出功，其常用單位為電子伏特(eV)，它表徵要使處於絕對零度下的金屬中具有最大能量的電子逸出金屬表面所需要給予的能量，Wf為費米能級．Φ稱為逸出電位，其數值等於以電子伏特表示的電子逸出功．熱電子發射就是用提高陰極溫度的辦法以改變電子的能量分布，使其中一部分電子的能量大於Wa，使電子能夠從金屬中發射出來．因此，逸出功的大小對熱電子發射的強弱具有決定性作用．
1 熱電子發射公式
根據費米–狄拉克能量分布公式，可以導出熱電子發射的里查遜—杜什曼(Richar-dson-Dushman)公式：
(1)
式中 I為熱電子發射的電流強度，單位為A；A為和陰極表面化學純度有關的系數，單位為A/cm2·C2；S為陰極的有效發射面積，單位為cm2；k為玻爾茲曼常數(k=1.38×10-23J/K)．
原則上我們只要測定I，A，S和T，就可以根據式(11.1)計算出陰極材料的逸出功，但困難在於A和S這兩個量是難以直接測定的，所以在實際測量中常用下述的里查遜直線法，以設法避開A和S的測量．
2 里查遜直線法
將式(1)兩邊除以T2，再取對數得到
(2
從式(11.2)可以看出, 與1/T成線性關系．如果以 作縱坐標，以1/T為橫坐標作圖，從所得直線的斜率即可求出電子的逸出電位Φ，從而求出電子的逸出功eΦ．這個方法叫做里查遜直線法，它的好處是可以不必求出A和S的具體數值，直接從I和T就可以得出Φ的值，A和S的影響只是使 直線平行移動．這種實驗方法在實驗、科研和生產上都有廣泛應用．
3 從加速場外延求零場電流
為了維持陰極發射的熱電子能連續不斷地飛向陽極，必須在陰極和陽極間外加一個加速電場Ea．然而由於Ea的存在使陰極表面的勢壘Eb降低，因而逸出功減小，發射電流增大．這一現象稱為肖脫基(Scholtky)效應．可以證明，在加速電場Ea的作用下，陰極發射電流Ia與Ea有如下的關系：
(3)
式中，Ia和I分別是加速電場為Ea和零時的發射電流．對式(11.3)取對數得
(4)
如果把陰極和陽極做成共軸圓柱形，並忽略接觸電位差和其它影響，則加速電場可表示為
(5)
式中，r1和r2分別為陰極和陽極的半徑，Ua為加速電壓．將式(5)代入式(4)得 (6)
由式(6)可見，在一定的溫度T和管子結構下，logIa和 成線性關系．如果以logIa為縱坐標，以 為橫坐標作圖，此直線的延長線與縱坐標的交點為logI．由此即可求出在一定溫度下，加速電場為零時的發射電流I(如圖2所示).
圖2
綜上所述，要測定金屬材料的逸出功，首先應該把被測材料做成二級管的陰極．當測定了陰極溫度T，陽極電壓Ua和發射電流Ia後，通過數據處理，得到零場電流I，然後即可求出逸出功eΦ(或逸出電位Φ)來了． 根據上述實驗原理，全套儀器應該包括二級管，二級管供電電源，溫度測量系統和測量陽極電壓、電流的電表．
光測高溫計測出的色溫轉化為實際溫度的公式為
將c2/λ=2.20×104度的值代入，並改用常用對數，則得
因為單色輻射系數ελT<1，可見一個物體的真正溫度T總是高於該物體的亮度溫度TL．而且要從測量所得的亮度溫度求出真正的溫度，必須知道該物體的單色輻射系數ελT．金屬鎢在λ=655nm和T=2000K附近時，ελT=0.44． (1) 熟悉儀器裝置，並加接好安培表(1A，監視燈絲電流If)、伏特表(150V，測量陽極電壓Ua)和微安表(1000μA，測量陽極電流Ia)．接通電源預熱10min．
(2) 調節光測高溫計和理想二極體，使光測高溫計燈絲和理想二極體燈絲都成像清楚，並在視場中央相交．
(3) 取理想二極體參考燈絲電流If為0.55A~0.75A，每隔約0.05A進行一次測量．理想二極體燈絲的溫度用光測高溫計測定，因此燈絲電流If僅作參考．這樣做，可使各次測得的溫度的間隔比較均勻些．如果不用參考電流，只要將儀器面板上標有If字樣的二個接線柱連接起來即可．如果為了簡化實驗，不用光測高溫計測量溫度，也可以根據燈絲電流If查下表得到燈絲的溫度T．但這時安培表應該選用級別較高的0.5級表．
(4) 對每一參考燈絲電流必須進行多次溫度測量(一般做6~7次)，以減小偶然誤差，並記錄數據於表1中，求出燈絲溫度T．
(5) 對每一參考燈絲電流在陽極上加25V，36V，49V，64V，……，144V諸電壓，各測出一組陽極電流，記錄數據於表2中，作圖並換算至表3．
(6) 根據表11.3數據，作出logIa– 圖線，求出截距logI，即可得到在不同燈絲溫度時的零場熱電子發射電流以I．
(7) 根據表11.4數據，作出 圖線，從直線斜率求出鎢的逸出功eΦ(或逸出電位Φ)．

② 金屬電子逸出功的測定

方法如下：

最大初動能=入射光能量（頻率）- 逸出功 ，這個是最大初動能的決定式。 所以最大初動能和逸出功不但有關而且逸出功的大小和入射光的頻率會決定最大初動能。

而答案中的後半句，跟題目並沒有什麼直接關系，只是想告訴人逸出功雖然可以用 入射光能量-最大初動能 來計算得到 但是 這個不是逸出功的決定式，只是一個計算式。

逸出功是金屬本身的固有屬性（金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功，叫做逸出功），實驗中可以測極限頻率來得到逸出功的，而它並不是由最大初動能決定的。

也就是說 同一個金屬，可以通過改變入射光頻率改變最大初動能，但是雖然最大初動能改變了，這個金屬的逸出功還是不會變的。當然以上跟題目本身關系並不大。

而且「有關」 」無關」 這種字眼也是相當的模糊了，容易有歧義。

金屬逸出功一般有兩種實驗方法，一種是熱激發法，一種就是光激發法。採用光電效應測量時必須是可以產生外光電效應的金屬（即光照射後可產生光電子從金屬表面脫離），根據愛因斯坦光電方程hf=1/2*m*V^2+A來求解。其中h為普朗克常數。

f為光頻率，1/2*m*V^2為光電子動能，A為逸出功。實驗中需要解決的是f的測量（使用不同波長的濾光片即可）和光電子動能的測量（需測量光電子的截止電壓）。然後就可以計算出逸出功。

③ 金屬電子逸出功的測定需要測量哪些物理量

入射光頻率，光電子最大初動能，或者直接測遏止電壓，乘上e。 W＝hv－Ek

④ 怎樣測定金屬材料的逸出功

（1） 根據愛因斯坦光電效應方程：1/2mvv=hv-Wk
式中m為電子質量,v為光電子的最大速度,Wk為該金屬的逸出功,它的大小與入射光頻率v無關,只決定於金屬本身的屬性.
一束頻率為v的單色光入射在真空光電管的光陰極K上.在光電管的收集極(陽板)C和光陰極K之間外加一反向電壓,使得C、K之間建立起的電場,對光陰極中逸出的光電子起著阻擋它們到達收集極的作用(減速作用).隨著兩極間負電壓的逐漸增大,到達收集極的光電子,亦即流過微電流計G的光電流將逐漸減小.當U=Uo`時,光電流將為零.此時逸出金屬表面的光電子全部不能到達收集極.Uo`稱為外加遏止電勢差.
（2）由於光電管在製造過程中的工藝問題及電極結構上的種種原因,在產生陰極光電流的同時,還伴隨著下列兩個主要物理過程：
反向電流,光電管製作過程中,工藝上很難做到陽極不被陰極材料所沾染,而且這種沾染在光電管使用過程中還會日趨嚴重.所以當光射到陽極C上或陰極K漫反射到陽極C上,致使陽級C也發射光電子,而外電場對這些光電子卻是一個加速場,因此它們很容易到達陰極而形成反向電流.
暗電流和本底電流,當光電管不受任何光照射時,在外加電壓下光電管仍有微弱電流流過,稱為光電管的暗電流.其原因主要是熱電子發射及光電管管殼漏電所致.本底電流是因為室內各種漫反射光射入光電管所致.暗電流和本底電流均使光電流不可能降為零,且隨電壓的變化而變化,形成光電管的暗特性.由於上述兩個因素的影響,實測電流實際上是陰極光電流、陽極光電子形成的反向電流及暗電流的代數和.
四、誤差分析
產生誤差的原因可能為：
1．反向電流的作用造成誤差.
2．暗電流和本地電流對實驗結果的影響,暗電流產生的主要原因是熱電子發射及光電管管殼漏電所致,本地電流是因為室內各種漫反射光射入光電管所致,暗電流和本底電流使光電流不可能降為零,形成光電管的暗特性.
四、實驗方案
（1） 打開汞燈和微電流測試儀,均遇熱20分鍾左右進行測量.
（2） 調節光電管前後位置,盡量縮小入射光的光斑,以減少雜散光的影響.
（3）調節光電管上下左右的位置,使入射光照到陰極圈的中間,以免入射光直接照到陽極面產生強大的反向電流.
（3） 調好微電流測試儀.
（4） 將波長選擇盤轉到遮光位置,轉動「電壓調節旋鈕」旋鈕,從-2至0v之間,每隔0.2v記一次想對應的電壓和電流值,作出暗電流特性曲線.
（5） 將波長選擇盤轉到365nm位置,從-2v開始測,轉動加速電壓調節旋鈕,每隔0.1v記一次相對應的電流和電壓值,直到「微電流指示」數字表接近滿度為止.然後作光電流特性曲線.找出光電流特性曲線與暗電流特性曲線的交點所對應的電勢差Uo`.
（6） 將波長選擇旋鈕分別轉到405nm、436nm、546nm、577nm位置,按上述同樣的方法作出各單色光對應的光電流特性曲線,及所對應的Uo`.
（7） 利用上面測得的數據,作Uo'——v圖線,求h出,並與公認值比較.
五、討論與分析
(1) 汞燈需冷卻後再啟動,否則會影響其壽命；
(2) 光電管應保存在暗箱內,實驗時也應盡量減少光照,故實驗不讀數時應將波長選擇旋鈕轉到暗的位置.

⑤ 金屬材料的逸出功由哪些物理量決定

是由材料本身決定的，一般不一樣的材料逸出功不同，會給出來。

⑥ 金屬材料的逸出功與哪些物理量有關 具體點

既然是功則離不開力和在力的方向上的位移,回到金屬上就是金屬原子與其外圍電子間的距離和它們間的作用力.這兩個因素決定了逸出功.而這又與金屬元素的電離能有關的.注意,金屬元素的逸出功取決於元素本身,與外部光線的頻率,強弱無關.