Оборудование

1. Лампа с двумя нитями накала
2. Регулируемый источник тока
3. Батарейка 9 В
4. Резистор сопротивлением $r = 3.0~Ом$ ($\pm5\%$)
5. Два резистора сопротивлением $R = 1~кОм$ ($\pm1\%$)
6. Два мультиметра
7. Кусочек фольги
8. Макетная плата
9. Соединительные провода

Примечания

• Выданные вам мультиметры можно использовать только в качестве вольтметров или омметров.
• Сопротивление нити лампочки линейно зависит от температуры:\[R = R_0(1 + \alpha(T - T_0)), \text{ где } \alpha = (4.5 \pm 0.1) \cdot 10^{-3}~\text{K}^{-1}.\]
• Внутри колбы лампочки находятся две независимые спирали. Выводы одной спирали красного цвета, а к другой припаян один чёрный провод. Используйте красную спираль в качестве излучающего электрода, подавая на неё напряжение в диапазоне от $7.0$ до $9.0~В$.
• Считайте, что внутри лампочки находится вакуум.
• Считайте, что в случае поддержания постоянной разности потенциалов между излучающим электродом и принимающим доля электронов, вылетевших с излучающего электрода и долетевших до принимающего, не зависит от температуры излучающего электрода. Под потенциалом излучающего электрода понимается среднее значение его потенциала.
• Для исключения влияния внешних полей следует обернуть лампочку фольгой и соединить фольгу с минусом источника проводом крокодил.
• 1 электронвольт (эВ) = $1.60 \cdot 10^{-19}~Дж$.
• Не стоит доверять собственным показаниям источника. Измеряйте напряжение вольтметром!

При сильном нагреве металла некоторые электроны приобретают достаточную энергию для того, чтобы из него вылететь. Этот процесс называется термоэлектронной эмиссией. Количество вылетевших электронов в единицу времени зависит от температуры металла:
\begin{equation*}
   n = A \exp\left(-\frac{W}{kT}\right),
\end{equation*}где $A$ – константа, $W$ – энергия, которую нужно сообщить электрону, чтобы перенести его из металла в вакуум (работа выхода), $k = 1.38 \cdot 10^{-23}~Дж/К$ – постоянная Больцмана.

Для исследования термоэлектронной эмиссии соберите следующую схему:

Вольтметр $V_1$ используется попеременно для измерения напряжения на нити накала лампочки и на резисторе сопротивлением $r = 3~ Ом$, который нужен для определения силы тока через лампочку.

A1 Определите значение работы выхода для материала, из которого изготовлена спираль лампочки с красными выводами. Ответ выразите в электронвольтах.