Работа выхода электрона из металла. Козлов В.И. - 2 стр.

                                                   3
                                Л а бо р ато р н а я р а бот а 7
                     ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНА


   Целью настоящей работы является определение работы выхода электрона из оксид-
ного катода методом компенсации охлаждения нити.
   Описание метода эксперимента. Этот метод основан на том, что при электронной
эмиссии каждый электрон, покидающий катод, уносит с собой энергию, часть которой
составляет работа выхода электрона А. Если катод электронной лампы (рис.1) нагреть
до температуры, достаточной для термоэлектронной эмиссии, то вблизи катода создается
так называемое электронное облако (пространственный заряд). В случае разомкнутой
анодной цепи устанавливается равенство числа электронов, покидающих катод, и числа
электронов, возвращающихся на катод из области пространственного заряда. При
замыкании анодной цепи возникает движение электронов от катода к аноду. Вслед-
ствие этого происходит понижение температуры катода, связанное с указанным выше
переносом энергии каждым электроном. Это явление аналогично переносу энергии
молекулами жидкости при: испарении, в результате которого -жидкость охлаждается.




                                 Рис. 1. Схема включения диода.

   При расчете переносимой энергии следует также учесть, что электроны покидают
катод при температуре Т, а возвращаются к катоду по проводнику, имеющему
температуру Т0. За счет этого каждый электрон переносит в среднем энергию 2 k (Т
—Т 0 ), где k — постоянная Больцмана. Это можно показать расчетом средней
энергии электронов, способных покинуть катод. (Коэффициент 2 здесь получается
вследствие того, что катод могут покинуть лишь быстрые электроны).
   При установлении в лампе анодного тока I потеря энергии катодом за одну
секунду в результате переноса энергии электронами составляет

                                       I
                              ∆W =       [ A + 2k (T − T0 )] ,                                   (1)
                                       e
   где е — заряд электрона.
   Понижение температуры катода, происходящее при замыкании анодной цепи лампы,
можно скомпенсировать увеличением тока накала. В случае катода прямого накала с
сопротивлением нити R при повышении тока накала I н на величину ∆ I н
увеличение мощности накала нити-катода равно:
                  ∆ P = ( I н + ∆ I н ) − I н2 R = 2 RI н∆ I н + R( ∆ I н ) ≈ 2 RI н ∆ I н . .
                                      2                                     2
                                                                                                 (2)
   Здесь отброшен член, содержащий приращение тока в квадрате, так как этот член