POMIAR SZYBK WYJŚCIOWEJ ELEKT - Labolatorium

POMIAR SZYBK WYJŚCIOWEJ ELEKT.doc
(48 KB) Pobierz
Ćwiczenie nr 11
POMIAR SZYBKOŚCI WYJŚCIOWEJ ELEKTRONÓW
I.
Zagadnienia do przygotowania.
1. Elementy teorii pasmowej ciała stałego.
2. Praca wyjścia elektronu z metalu.
3. Rodzaje emisji elektronowej.
4. Prawo Richardsona dla termoemisji.
5. Prędkość oraz energia elektronów i jonów w polu elektrycznym.
6. Budowa i działanie diody.
7. Metoda wyznaczania prędkości wyjściowej elektronów.
1. Elementy teorii pasmowej ciała stałego.
Teoria kwantowa opisująca stany energetyczne elektronów w
krysztale. W odróżnieniu od atomów, w których dozwolone stany
energetyczne elektronów stanowią zbiór poziomów dyskretnych,
dozwolone elektronowe stany energetyczne w kryształach mają
charakter pasm o szerokości kilku elektronowoltów. Istnienie tych
pasm jest wynikiem oddziaływania wzajemnego atomów tworzących
kryształ. W wyniku tego oddziaływania stany atomowe ulegają
rozszczepieniu na tyle poziomów, ile atomów znajduje się w
krysztale. Ponieważ liczba atomów jest rzędu 1023/cm3, więc
odległości między rozszczepionymi podpoziomami są tak małe, że
można mówić o paśmie stanów energetycznych. Istotnym
uproszczeniem w teorii pasmowej ciała stałego jest tak zwany model
jednoelektronowy, w którym ogromnie skomplikowany problem 1023
atomów sprowadzono do zagadnienia ruchu pojedynczego elektronu.
2. Praca wyjścia elektronu z metalu.
Najmniejsza energia potrzebna do wywołania emisji elektronu z
danego ciała. Występowanie sił wiążących elektron z ciałem jest
uwarunkowane istnieniem bariery potencjału EC przy powierzchni
tego ciała. Dla metali wysokość bariery potencjału określa się w
stosunku do położenia poziomu Fermiego EF. Wartość pracy wyjścia
elektronu wynosi eUW (e - ładunek elektronu, UW – potencjał wyjścia
elektronu) i zależy od rodzaju materiału oraz od stanu jego
powierzchni. Dla czystych metali praca wyjścia elektronu zawiera się
w granicach od 1,87 eV(cez) do 5,3 eV (platyna).
3. Zjawisko fizyczne polegające na wysyłaniu swobodnych elektronów
z ciała stałego do otaczającej przestrzeni. Zależnie od rodzaju
dostarczonej energii rozróżnia się emisję : termoelektronową –
wywołaną przez rozgrzane ciała do określonej temperatury,;
fotoelektronową – związaną z absorbcją energii fotonów,;
autoelektronową – zachodząca w odpowiednio silnym polu
elektrycznym .
4. Prawo Richardsona dla termoemisji.
Emisja elektronów wywołana przez rozgrzanie ciała stałego do
określonej temperatury T . Gęstość prądu Jn emisji termoelektronowej
zależy wykładniczo od T według wzoru Richardsona
W którym a – stała zależna od rodzaju ciała emitującego.
5.7 Prędkość oraz energia elektronów.
Przypuśćmy że napięcie między anodą i katodą w
bańce
wysokoporóżniowej wynosi U woltów. Jeżeli wartość
naboju elektronu oznaczymy przez e, to elektron przebywając
różnicę potencjałów U w bańce uzyskuje energię eU dżuli. Takież
napięcie przeciwnego znaku pozwala zahamować elektrony. Jeżeli
prędkość elektronu nie jest jeszcze zbyt duża, możemy stosować do
niego wzory mechaniki klasycznej ; energia kinetyczna elektronu
wynosi zatem: Wk=1/2mv2. Z energii kinetycznej do energii
uzyskanej w polu elektrycznym znajdujemy: 1/2mv2=eU. Jak
widzimy, daje on związek między wartością e/m elektronu a jego
prędkością.
Najbardziej znaną bezpośrednią
metodą jest mierzenie prędkości elektronów podanym przez
L.Dunoyera. W metodzie tej naprzeciw rozżarzonej katody znajdują
się dwie przesłony D1 i D2 w dość znacznej od siebie odległości,
sięgającej 50 cm.
6. Budowa i działanie diody.
Prąd powstaje pomiędzy żarzoną katodą i anodą. Natężenie takiego
prądu zależy od napięcia anodowego oraz od prądu żarzenia katody.
Na rysunku przedstawiona jest schematycznie lampa dwuelektronowa
(dioda) o pośrednim żarzeniu katody, nagrzewanej przez
umieszczony obok drucik żarzony silnie prądem. W ten sposób
uzyskuje się na katodzie stały potencjał, gdyż wzdłuż żarzonego
prądem drucika katody wytwarza się spadek potencjału. Na rysunku 2
mamy charakterystykę takiej lampy, czyli zależność natężenia prądu
anodowego do potencjału anody. Przebieg charakterystyki
uwarunkowany jest ujemnym przestrzennym nabojem elektronowym
powstającym w sąsiedztwie katody.
Plik z chomika:
Shallti
Inne pliki z tego folderu:

ZJHALLA.XLS (39 KB)
 ZŁĄCZE PROSTUJĄCE.doc (30 KB)
 zlacze pn i przerwa energ.doc (224 KB)
 3LABKIKI.DOC (201 KB)
 1.DOC (2 KB)
Inne foldery tego chomika:
Zgłoś jeśli naruszono regulamin


Strona główna
Aktualności



Kontakt
Dział Pomocy
Opinie


Regulamin serwisu
Polityka prywatności
Copyright © 2012 Chomikuj.pl