Методика и техника эксперимента. Для экспериментального изучения явления термоэлектронной эмиссии используется электрическая цепь, схема которой изображена ниже.

Для экспериментального изучения явления термоэлектронной эмиссии используется электрическая цепь, схема которой изображена ниже.

Она позволяет изменять температуру накала катода и, соответственно, выход электронов путем изменения сопротивления реостата R_н. Анодное напряжение можно изменять потенциометром R.

Проводя измерения силы анодного тока I_а и соответствующих значений анодного напряжения U_а, можно построить вольтамперную характеристику вакуумного диода. На рисунке изображен график зависимости силы тока от напряжения при двух значениях температур катода Т₁ и Т₂.

,

где С – постоянная, теоретически одинаковая для всех металлов, Т – термодинамическая температура катода, k = 1,38 · 10^-23 Дж/К – постоянная Больцмана, А_вых – работа выхода электрона из катода.

Преобразуем формулу Ричардсона-Дэшмана:

и прологарифмируем полученное выражение:

.

Запишем полученную формулу для двух значений температуры катода Т₁ и Т₂, учитывая при этом, что и :

, .

Вычитая из второго уравнения первое

,

получаем расчетную формулу для определения работы выхода электрона из металла:

(3.1)

Ток насыщения при каждой температуре I_нас1 и I_нас2 можно определить по вольтамперной характеристике диода.

Определение значений абсолютной температуры Т₁ и Т₂ также происходит графически. Температура Т зависит от тепловой мощности Р, выделяющейся на единице площади поверхности катода, график этой зависимости представлен на стенде рядом с установкой. Мощность, в свою очередь, определяется через ток I_н и напряжение U_н цепи накала катода по формуле:

, (3.2)

а мощность, которая излучается с единицы площади поверхности:

. (3.3)