Навигация
Методи виміру роботи виходу електронів
20739
знаков
0
таблиц
6
изображений
2. Методи виміру роботи виходу електронів
Відомі численні способи визначення роботи виходу електрона, засновані на таких фізичних явищах, як:
• термоелектронна емісія;
• фотоефект;
• холодна емісія;
• поверхнева іонізація;
• контактна різниця потенціалів.
До недоліків вищенаведених способів визначення роботи виходу електронів з матеріалів можна віднести достатню апаратну складність самих установок, а також технологічну складність і тривалість проведення робіт. Складність робіт витікає з самих фізичних ефектів і відомих теоретичних передумов, на яких вони засновані.
2.1 Вимірювання роботи виходу електронів по величині густини струму термоеміссії
Якщо зміряти струм емісії Iа електронної лампи при насиченні (в цьому випадку всі електрони, що вийшли з металу беруть участь в анодному струмі), то по величині площі S поверхні нитки катода можна обчислити густину струму емісії:
γ=Iа/S. (2.1)
Температура нитки рожарювання теж може бути встановлена експериментально. Тоді за допомогою закону Річардсона - Дешмана може бути обчислениа робота виходу А. Для зручності розрахунку використовують залежність 
від 
.
Розділивши рівність (2.1.) на Т, після логарифмування отримаємо:
(2.2)
З формули (2.2) виходить:
(2.3)
Якщо 
вимірюється в А/м2, постійна Больцмана в Дж/К, то значення А будуе в джоулях. Для перекладу джоуля в електрон-вольти використовується співвідношення: 1эВ=1,6·10-19 Дж.
Температуру рожарення катода можна встановити за допомогою залежності температури розжарення Т від величини χ=Р/ld. Тут Р - потужність струму нитки розжарення; l - довжина нитки; d - діаметр нитки.
Р=IрUр (2.4)
де Iр - струм розжарення; Uр - напруга розжарення.
Величини Ia Iр Uр вимірюються по приладах, як показано на рис. 2.
Рис.2. Установка для вимірювання роботи виходу електронів по величині густини струму термоеміссії
2.2 Вимірювання роботи виходу електронів за допомогою явища фотоефекту
Фотоефектом називається звільнення (повне або часткове) електрона від зв'язків з атомами і молекулами речовини під дією світла (звичайного, інфрачервоного, ультрафіолетового). Якщо електрони виходять за межі освітлюваної речовини (повне звільнення), то фотоефект називається зовнішнім (відкритий в 1887 році Герцем і детально досліджений в 1888 році А.Г. Столетовим). Якщо ж електрони не тільки втрачають зв'язок зі «своїми атомами» і молекулами, але і залишаються всередині освітлюваної речовини як «вільні електрони» (часткове звільнення), збільшуючи тим самим електропровідність речовини, то фотоефект називається внутрішнім (відкритий в 1873 році У.Смитом). Зовнішній фотоефект спостерігається у металів. На Рис. 3 приведена схема, за допомогою якої можна спостерігати зовнішній фотоефект.
Рис.3. Установка для вимірювання роботи виходу електронів за допомогою явища фотоефекту.
Із третього закону фотоефекту (для кожної речовини існують порогові значення частоти та довжини хвилі світла, які відповідають межі існування фотоефекту; світло з меншою частотою та більшою довжиною хвилі фотоефекту не викликає) випливае поняття «червона межа фотоефекту» (оскільки це порогове значення завжди ближче до червого світла, то йому дали назву червона межа фотоефекту).
Зрозуміло, що червона межа фотоефекту існує завдяки притягуванню електронів до ядер. Разом з тим, останній закон не можна пояснити на основі уявлення про світло як неперервні плавні коливання у вакуумі-ефірі: такі хвилі мали довго розгойдувати електрони до того моменту, коли швидкість останніх стала б достатньою для відриву від металу.
Повне пояснення фотоефекту належить А.Ейншейну, який використав ідею німецького фізика М.Планка про те, що світло випромінюється і поширюється окремими порціями - квантами (або інша назва фотони). Для обчислення енергії кванта світла М.Планк запропонував просту формулу
ε= hν. (2.5)
А. Ейнштейн висловив припущення, що фотоефект відбувається внаслідок поглинання фотоном одного кванта, а інші кванти не можуть брати участь у цьому процесі. Тоді енергія одного кванта світла (фотона) витрачається на подолання бар'єру (виконання роботи виходу, відриву від матеріалу) і надання кінетичної енернії фотоелектрону.
Це дозволило йому записати закон збереження енергії для процесу - рівняння Ейнштейна для фотоефекту
(2.6)
де ν — частота світла, h — стала Планка, m — маса електрона, v — його швидкість, A — робота виходу.
Тобто за червоною межою фотоефекту можна визначити роботу виходу.
Похожие работы
... : медицина, побут. 2 Основа для виконання Робота проводиться на основі завдання керівника на курсове проектування. 3 Мета та актуальність роботи Метою роботи є розробка пристрою для вимірювання температури та артеріального тиску, функціональної та принципової схем, розрахунок його основних вузлів, оволодіння методикою проектування електронної апаратури та правилами оформлення технічної
... Проведені виміри значень РВЕ в осьових напрямках зразків, що випробовувалися знакозмінними напруженнями по консольному типу. Дослідження процесу втоми дозволило вперше зробити висновок про існування двох основних стадій структурних змін в кристалічних ґратках поверхневого шару металів: початкова стадія зворотних структурних перебудов, коли величина РВЕ для даної точки поверхні періодично зменшує ...
... живлення приладу. Сюди ж ставляться так називані промахи — похибки, пов'язані з помилковими діями спостерігача, — неправильне визначення показань приладу, невірний їхній запис і т.п. Результати вимірювань, що містять грубі похибки і промахи, відкидаються як явно неточні. Випадкова похибка - похибка вимірювання, викликана невідомими причинами або відомими причинами випадкового прояву. Випадкові ...
... опору R до динамічного опору Rd: , Коефіцієнт нелінійності у варисторов на основе ZnO - 20-100.Температурний коефіцієнти опору варистору – від’ємна величина. Дослідження неоднорідних напівпровідників з неомічною провідністю представляє цікавість для створення нових нелінійних елементів. Для цього корисно використовувати принципи та ідеї, що лежать в основі існуючих приладів, наприклад ...
0 комментариев