金屬逸出功的測量5

PAGEPAGE1荷質(zhì)比測量探究：測定電子荷質(zhì)比，并與公認(rèn)值比較磁控管法原理簡介：測量電子荷質(zhì)比的方法有很多，這里主要是利用電子在電磁場中的運(yùn)動(dòng)來測量。將理想二極管的陰極通以電流加熱，并在陽極外加以正電壓，在連接這兩個(gè)電極的外電路中將有電流通過。將理想二極管置于磁場中，二極管中徑向運(yùn)動(dòng)的電子將受到洛侖茲力的作用而作曲線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)磁場強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，作曲線運(yùn)動(dòng)的徑向電子流將不再能達(dá)到陽極而“斷流”。只要實(shí)驗(yàn)中測定出一定電壓時(shí)，使陽極電流截止時(shí)的臨界磁場，就可以求出電子的荷質(zhì)比。這種測定電子荷質(zhì)比的方法稱為磁控管法。理論公式：，式中的和分別為陽極和陰極的半徑，為理想二極管陽極電流“斷流”時(shí)螺線管的臨界磁感應(yīng)強(qiáng)度，它的大小為：。（式中為螺線管的勵(lì)磁電流）實(shí)驗(yàn)要求：任意選定五個(gè)不同的電壓，各測一次。數(shù)據(jù)處理要求：計(jì)算電子的荷質(zhì)比，并與公認(rèn)值比較。Ua=5V;IsmA0.170.1750.1850.190.1920.194IamA14814813311110192IsmA0.1950.20.2050.210.2150.22IamA87664227157最大斜率為：5000;擬合中間曲線為Y=-5000x+1062X=0.183A; Ua=4.5VIaA0.160.170.180.1830.1840.185IsmA14614612110410096IaA0.1860.190.20.210.22IsmA937334102最大斜率為：4000;擬合中間曲線為Y=-4000x+864X=0.179A; Ua=4VIaA0.150.160.170.180.1810.182IsmA146146124827572IaA0.1830.1850.190.20.21IsmA676039144最大斜率為：5000; 擬合中間曲線為Y=-5000x+1042X=0.177A;Ua=3.5VIaA0.1550.160.170.1710.173IsmA127127868172IaA0.1740.180.190.20.21IsmA706245171最大斜率為：5000; 擬合中間曲線為Y=-5000x+996X=0.175A;Ua=3VIaA0.1350.140.150.1510.155IsmA144144126123108IaA0.1740.180.190.20.21IsmA706245171最大斜率為：4000;擬合中間曲線為Y=-4000x+804X=0.164A; Ua=2.5VIaA0.1150.120.1250.1350.1450.147IsmA144144144136110101IaA0.1490.1530.1550.1650.175IsMa9280703914最大斜率為：4500; 擬合中間曲線為Y=-4500x+770X=0.157A;Ua=2VIaA0.1150.1210.1250.130.140.147IsmA14414414414212799IaA0.1480.14790.1510.160.171IsmA9590835223最大斜率為：5000; 擬合中間曲線為Y=-5000x+1000X=0.138A;由圖解法求、和Ua(V)22.533.544.55I(A)0.1830.1790.1770.1750.1640.1570.155I*I0.0334890.03240.0320410.0306250.0268960.0246490.019182圖中擬合到的直線的方程為：F（x）=192x-2.03由計(jì)算得：K=4.40*10^-4所以e/m=1.86*10^11C/kg;通過查找資料可知：荷質(zhì)比標(biāo)準(zhǔn)值為1.76*10^11C/kg誤差為5%思考：實(shí)驗(yàn)中因?yàn)殡娮舆\(yùn)動(dòng)距離很小所以假設(shè)電子勻速運(yùn)動(dòng)。但電子實(shí)際不是勻速運(yùn)動(dòng)。而測量結(jié)果也偏大，是否二者之間是否有聯(lián)系？而且磁場強(qiáng)度B也是一個(gè)近似公式，是否也會(huì)有影響呢？經(jīng)過查閱資料和推導(dǎo)，得到了一些結(jié)論。（2）空間電荷效應(yīng)法當(dāng)帶電粒子束電荷密度較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生空間電荷效應(yīng)。以二極管為例，電子受陽極電位的加速自陰極發(fā)射出來以后，電子電荷會(huì)影響陰極與陽極間的電位分布。如果忽略電子的初速，最終穩(wěn)定的電位分布將使陰極面上電場強(qiáng)度為零。在這種情況下，從陰極支取的電流稱為空間電荷限制電流。求解泊松方程，可得在空間電荷限制條件下，共軸圓柱形二極管陰極電流強(qiáng)度為：式中為二極管的陽極－陰極間的電壓，為陽極——陰極間的距離，為二極管的半徑。實(shí)驗(yàn)要求：完成下表的數(shù)據(jù)測量1.002.003.004.005.006.007.001.002.835.208.0011.2014.7018.50數(shù)據(jù)處理要求：按上表數(shù)據(jù)作出的圖線。從圖求得直線斜率后，計(jì)算出電子的荷質(zhì)比，并與公認(rèn)值比較?！烂嫔系膭?lì)磁電源和線圈是在磁控管法測定電子荷質(zhì)比實(shí)驗(yàn)中用的，測電子逸出功時(shí)無需使用。注意事項(xiàng)1．燈絲電流不超過0.80安。2．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將儀器面板上的電位器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底再關(guān)閉儀器的電源。