Sprawozdanie

z ćwiczeń laboratoryjnych fizyki

Ćwiczenie wykonali Remigiusz Szafraniec, Dariusz Bober

Sprawozdanie napisał Dariusz Bober

Temat ćwiczenia Pomiar rozkładu prędkości elektronów termoemisji

Grupa dziekańska ED 3.1

Semestr trzeci

Data wykonania ćwiczenia 1996.10. 29

Ocena i uwagi:

1. Cel ćwiczenia.

Wykonanie przez nas tego ćwiczenia miało na celu zapoznanie się z zależnością emisji elektronów od temperatury.

2. Podstawowe informacje teoretyczne.

Zależność gęstości prądu termoemisji od temperatury ciała T emitującego elektrony przedstawia zależność otrzymana przez Richardsona:

gdzie:

a jest stałą zależną od rodzaju materiału i stopnia czystości,

e oznacza ładunek elektronu,

ϕ - potencjał wyjścia,

k jest stałą Boltzmana,

iloczyn e*ϕ stanowi pracę wyjścia.

W ćwiczeniu, do pomiaru rozkładu prędkości elektronów termoemisji zastosowano diodę. Elektrony opuszczające powierzchnię katody mają początkowe prędkości v≠0, dlatego też nawet przy zerowym napięciu anodowym mogą pokonać pole hamujące ładunku przestrzennego, zgromadzonego wokół katody i dojść do anody. Przykładając do anody ujemne napięcie spowodujemy, że dobiegają do niej tylko te elektrony, których energie są na tyle duże aby pokonać działanie hamującego pola elektrycznego. Co obrazuje warunek:

gdzie:

m_e oznacza masę elektronu,

v - prędkość elektronu,

U_a - jest wartością napięcia dołączonego do anody.

Natężenie prądu płynącego w obwodzie anodowym lampy i_a jest równe e*N_v, gdzie N_v jest liczbą elektronów docierajączych do anody w jednostce czasu, których prędkosci spełniają warunek:

3. Wykonanie ćwiczenia.

Schemat wykorzystanego układu pomiarowego przedstawia rys.

gdzie:

Z₁,Z₂ - zasilacze,

MC₁, MC₂ - mierniki cyrowe.

Pomiary przeprowadziliśmy przy stałej wartości natężenia prądu żarzenia i_ż=280[mA], oraz przy R=10[kΩ]. Otrzymane wyniki zawarte są w protokole pomiarowym:

gdzie:

Na podstawie tabelki sporządzamy wykres zależności i_a od (U_a)^1/2 przedstawiony na rysunku.

Różniczkując krzywą całkową otrzymamy krzywą różniczkową, przedstawiającą rozkład termoelektronów wg ich prędkości (rys. a). Z krzywej tej wyznaczamy wartość U_a odpowiadającą wierzchołkowi:

U_a=

Następnie wyliczamy wartość prędkości najbardziej prawdopodobnej elektronów:

Korzystając ze wzoru , wyliczamy temperaturę katody:

4 Dyskusja błedów

Korzystam z metody różniczkowej.

Przyjmuję:

Zatem znaleziona przez nas prędkość jest obarczona powyższym błędem i wynosi:

v=...........

5. Wnioski

Zwiększając wartość napięcia hamującego U_a powodujemy, że coraz mniejsza liczba elektronów N_v pokonuje pole hamujące i dobiega do diody. Tym samym wartość natężenia prądu anodowego i_a maleje.

---