El Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z katody lampy ele(1, 1) WST˙P TEORETYCZNY


POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

KATEDRA FIZYKI

Ćwiczenie nr 11

Temat: Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z katody lampy elektronowej.

Wykonali:

Jałmużna Witold

Marasek Piotr

Sem.IV gr.V 1) WSTĘP TEORETYCZNY

a )

Termoemisja - emisja elektronów ,niekiedy jonów ,spowodowana ogrzaniem ciała do wysokiej temperatury , pod wpływem dostarczonej energii wzrasta energia kinetyczna elektronów , wskutek czego część z nich wydostaje się na zewnątrz ciała. Zależność gęstości prądu emisji termoelektronowej od temperatury powierzchni emitującego ciała określa wzór Richardsona :

je=BT2exp(-A/kT)

gdzie

A-praca wyjścia elektronów z ciała ,

B- stała ,

stała Boltzmana ,

b)

Prąd nasycenia : Zakładając że temperatura katody nie ulegnie zmianie , a zmienia się jedynie napięcie anodowe UA i w rezultacie natężenie E pola elektrycznego w pobliżu powierzchni katody przy małych wartościach UA i E , gdy działająca na elektrony siła eE jest nieznaczna , jedynie niewielka część elektronów może oderwać się od otaczającej katodę chmury elektronowej . W miarę zwiększania wartości E liczba elektronów wyrwanych z chmury elektronowej i kierowanych ku anodzie wzrasta. Wreszcie przy bardzo dużych wartościach UA i E niemal wszystkie elektrony wychodzące z powierzchni katody kierują się ku anodzie. Otrzymujemy wtedy max natężenie prądu termoemisji w danej temperaturze. Prąd termoemisji o takim natężeniu nazywamy prądem nasycenia.

c)

Praca wyjścia : Wewnątrz metalu o temperaturze większej od temperatury zera bezwzględnego część elektronów walencyjnych ma energię równą lub przewyższającą poziom Ferniego (WF) i występują w postaci swobodnych elektronów. Chcąc uzyskać elektrony swobodne na zewnątrz metalu należy dostarczyć im energii co najmniej równej (WF). Energia ta to praca wyjścia-A.

Przy opuszczeniu metalu przez elektrony o energii WF należy pokonać siły występujące między tymi elektronami , a ich dodatnimi ładunkami obrazowymi powstającymi wewnątrz metalu. Zgodnie z prawem elektrotechniki między ładunkiem elektronu -e, a jego ładunkiem obrazowym +e działa siła

Fx=-(e2/4πε(2x2) = -1/4πε(e2/4x2 ) (1)

Metoda obliczania pracy wyjścia. Zakłada się , że elektrony o energii większej od WF znajdują się w postaci chmury przy zewnętrznej stronie powierzchni metalu, w odległości rzędu odległości miedzy jonami sieci

krystalicznej metalu. Dla uproszczenia przyjmuje się, że elektrony te leżą w jednej płaszczyźnie w odległości x0 od powierzchni metalu. Wówczas elektron opuszczający metal musi pokonać barierę potencjlną warstwy podwójnej o grubości x0, a więc pokonać siłę Fx0=-(1/4πε)(e2/4x02), a następnie siłę zgodną ze wzorem (1).

Całkowita praca wykonywana przez elektron w eV obliczamy w następujący sposób

Wa=(Fx0=Fx)dx=-(1/4πε)[(e2/4x0)+(e2/4x0)]

Pracę Wa równą pracy na powierzchni bariery potencjalnej nazywamy całkowitą praca wyjścia. Przy obliczaniu pracy całkowitej Wa grubość warstwy podwójnej x0 nie jest określona. Wyznaczenie tej pracy jest więc możliwe wówczas, gdy będzie znana bariera potencjalna dla różnych metali. W elektronice pracą wyjścia A nazywamy różnicę między pracą całkowitą Wa, a energią poziomu Fermiego w temp. 0K

A = Wa - WF = eϕ,

gdzie:

ϕ- potencjał wyjścia.

2) SCHEMAT BLOKOWY.

3) TABELE POMIAROWE

Lp.

UŻ1=4,2V ,JŻ1=

UŻ2=4,4V, JŻ2=

UA [V]

JA [mA]

UA [V]

JA [mA]

1

25

30

2

50

70

3

75

95

4

105

142

5

130

190

6

170

235

7

220

290

8

270

360

9

315

435

10

360

505

11

385

565

12

390

610

13

390

620

14

400

630

15

400

635

16

400

635

17

400

640

18

405

640

19

405

640

20

405

645

21

410

645

22

410

650

23

410

650

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

4) OBLICZENIA

z wykresów:

T1 = 1125 K T2 = 1133 K

Jn1 = 0,4 mA Jn2 = 0,64 mA

praca wyjścia

5) UWAGI I WNIOSKI

Podczas wykonywania tego ćwiczenia poznaliśmy metodę wyznaczania pracy wyjścia elektronów z katody lampy elektronowej. Praca wyjścia elektronu jest równa energii jaką należy mu dostarczyć aby mógł pokonać tzw. Poziom ferniego i opuścić katodę. Z naszych pomiarów wynika że praca ta wynosi 4,416eV. Prawidłowo praca wyjścia elektronów wynosi 4 eV. Tak więc pomiar nasz jest obarczony błędem rzędu około 10,4 %. Na błąd ten składają się wszystkie błędy występujące przy pomiarach wielkości pośrednich, a więc napięcia żarzenia, natężenia prądu żarzenia oraz błąd pomiarów napięcia anodowego i prądu anodowego.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Atom Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z katody lampy el
Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z katody lampy elektronowej, 1) WSTĘP TEORETYCZNY
Atom Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z katody lampy (1
Atom Wyznaczenie pracy wyjścia elektronów z katody
21 Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z metalu metodą prostej Richardsona
Lab 21, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 21-Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z metalu met
fiz21, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 21-Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z metalu meto
Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z metali w badaniach emisji termoelektronowej , A
Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z metalu 1
fiztomi21, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 21-Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z metalu
Wyznaczanie pracy wyj 47 cia elektron w z katody lampy elektronowej
WYZNACZANIE STAŁEJ PLANCKA ORAZ PRACY WYJŚCIA ELEKTRONU
Atom- Wyznaczanie stałej Plancka i pracy wyjścia elektronów(1), Sprawozdania - Fizyka
5 Wyznaczanie stałej Plancka oraz pracy wyjścia elektronu
20. Wyznaczanie stałej Planck oraz pracy wyjścia elektronu
WYZNACZANIE STAŁEJ PLANCKA ORAZ PRACY WYJŚCIA ELEKTRONU

więcej podobnych podstron