Изучение распределения больцмана и определение работы выхода электронов из металла в вакуум (стр. 2 из 2)

2)s ( 1/T)₃ =

; 6)s ( 1/T)₄ = ;

3)s ( 1/T)₅ =

; 7)s ( 1/T)₆ = ;

4)s ( 1/T)₇ =

; 8)s ( 1/T)₈ = ;

Доверительные интервалы 1/T:

Абсолютные погрешности

1/T для всех экспериментальных точек приведены в Таблице 4.3

таб. 4.3

№, экспер. точки	Т, К	T, К	1/T, K-1
1	1029	0,5	4,7∙10-7
2	1059	0,5	4,4∙10-7
3	1088	0,5	4,2∙10-7
4	1115	0,5	4∙10-7
5	1143	0,5	3,8∙10-7
6	1172	0,5	3,6∙10-7
7	1200	0,5	3,4∙10-7
8	1228	0,5	3,2∙10-7

График

Зависимость ln I от 1/T.

График идет ниже оси ОХ т.к. ln I брал от 9∙10^-6, 13∙10^-6, 18∙10^-6, 25∙10^-6,

33∙10^-6, 45∙10^-6, 59∙10^-6, 77∙10^-6

Далее рассчитаем угловой коэффициент графика по формуле (3.2):

Из формулы 3.3 определил угловой коэффициент и он равен -13375следовательно работа выхода электронов(3.1) равна 1,380622∙10^-23∙13375 и равна 1,8465∙10^-19(Дж)

5. ВЫВОДЫ. С целью изучения распределения Больцмана я исследовал

температурную зависимость тока термоэлектронов, и убедился в наличии

линейной зависимости. Определ работу выхода электронов из металла.

Линейность графика подтверждает закон распределения Больцмана, который гласит: «концентрация частиц газа зависит от их потенциальной энергии во внешнем поле». Работа выхода равна электрона из металла равна 1,8465∙10^-19(Дж)

Ответы на контрольные вопросы:

1. Под распределением Больцмана понимают зависимость концентрации частиц газа от их потенциальной энергии во внешнем поле:

где n(r) – концентрация частиц в точке пространства, заданной радиусом вектором r;

n₀ – концентрация частиц в точке, где потенциальная энергия частицы равна нулю;

U(r) – потенциальная энергия частицы в точке пространства, заданной радиусом вектором r;

k - постоянная Больцмана;

T – абсолютная температура газа.

2. Потенциальная энергия частиц может иметь всего два значения.

3. Распределение Больцмана в графическом виде, область изменения параметров системы в данной работе:

4. Под распределением Больцмана понимают зависимость концентрации частиц газа от их потенциальной энергии во внешнем поле. Закон распределения молекул газа по скоростям, теоретически установленный Максвеллом, определяет, какое число молекул газа из общего числа его молекул в единице объема имеет при данной температуре скорости, заключенные в интервале от u до u+du. Максвелловское распределение устанавливается в результате парных столкновений хаотически движущихся молекул газа. При этом распределение молекул по объему сосуда определяется законом Больцмана.

5. Потенциальные энергии электронов в металле и в вакууме отличаются на величину работы выхода. Под работой выхода понимают потенциальный барьер, который должен быть преодолен электронами, прежде чем они выйдут из металла в вакуум. При комнатной температуре металла, число электронов, обладающих кинетической энергией, достаточной для преодоления барьера, чрезвычайно мало. С увеличением температуры число таких электронов существенно возрастает. Если бы работа выхода равна нулю, то значение графика по осям x будут равны нулю. Если же работа выхода отрицательна (т.е. совершается работа, обратная работе выхода электронов), то коэффициент графика в данном случае должен быть положительным.