جامعة المثنى
-
كلية العلوم المدرس المساعد
–
عقيل شاكر الموسوي
ضخٌذذىا ءبٌضٍلىا شجزخٍ
) ( اىزجشثخٌقس
: اىزجشثخٌسا
( االنبعاث األيوني الحراري
Thermionic Emission
)
هدف إجراء التجربة
:
(The purpose of exp. )
1
-
زشبسد سٌ٘س خىدبؼٍ خذص دبجصأ
ُ
.
2
-
.ِنسزْزىا ُذؼَى وـشىا خىاد طبٍق
النظرية
:
(Basic Theory)
اًٌّ٘لأ اسبؼجّلا احشٕبظ
ىذشاسي
( Thermal ionic emission)
شح امزشلٖبٕبظ ًٕٗ ساشَدلاا خجسذى ٔرساشد خجسد غكس ذْػ ٍِؼٍ ُذؼٍ خطس ٍِ دبّٗشزنىلإا سبؼجّا حشٕبظ ًٕ
ُؼذَىا خطس ٍِ دلاكلإى حساشذىا ٓزٕ ٍِ ُؼذَىا خطس ىيػ حشذىا دبّٗشزنىلإا ضؼث ذٍلزسر شٍد ُ٘سٌدأ ٌىبؼىا
ٍذْػ حشٕبظىا ٓزٕ سٗذد طششٗ
يت ػيى ق٘ح اىزجبرةـزيى خٍصلاىا خقبطىا ًٕٗ وـشىا خىاد ُٗشزنىلإا ليزٌَ ب
غ دسجخٍ بٌدشط بجسبْر ُٗشزنىلإى خٍمشذىا خقبطىا تسبْزر شٍد ُذؼَىا خطس ٍِ دلاكلإاٗ حاْ٘ىا غٍ ًئبثشٖنىا
اىذشاسح
.
: ًٌّ٘أٍ٘شضىا سبؼجّلاا حشٕبظ شٍسلر
-
٘ج٘دح ثبىقشةَىا حشذىا دبّٗشزنىلإا طجرشر
٘اح ثطبقخْىبث ُذؼَىا خطس ٍِ
.٘ججخَىا حاْ٘ىاٗ خجىبسىا دبّٗشزنىلإا ٍِث ةربجزىا ح٘ق بٖججس خٍْؼٍ
ٍِ ٔ ال ثذ ىُذؼَىا خطس ُٗشزنىلإا كشزٌ ًنىٗ
وـشىا خىاد ٌسبث خقبطىا لير ًَسرٗ . حاْ٘ىا ٍِثٗ ٍْٔث ةربجزىا ح٘ق ىيػ تيـزيى ًلنر خقبط ىيػ ه٘صذىا
.
ًٕ) ? ( وـشىا خىاد ُرا
ٗرقبط ث٘دذادُذؼَىا خطس ٍِ ةٗشٖيى وـشث ًبٍقيى ُٗشزنىلإا بٖنيٖزسٌ ًزىا خقبطىا
ك٘ىذُٗشزنىا
.
ذذس إراٌ ًٌّ٘أٍ٘شضىا سبؼجّلاا ُئك لىزىٗ .حساشذىا خجسد غٍ بٌدشط بجسبْر ُٗشزنىلإى خٍمشذىا خقبطىا تسبْزرٗ
شاسَدلاا خجسد ىىإ ُذؼَىا حشاسد خجسد ذؼلرسا
.
بدّٗشزنىلاا حذش
شبسدٌس خىدبؼٍ تسد شػبجىا حساشد خجسد غكس ذْػ دادضر خضؼجَْىا
–
:.
خٌساشذىا خٌٍّ٘لأا خضػبجىا حدبَىا
:
ر
ٍِ لشؽٍ طٍذٍ ًك ًاذخزسلاا ءبْصا ِخسٌ شٍد ) د٘صبنىا( طجَٖىا ٗا شػبجىبث دبّٗشزنىلاا شؼجر ًزىا حدبَىا فشؼ
جامعة المثنى
-
كلية العلوم المدرس المساعد
–
عقيل شاكر الموسوي
ٍِ ثست ٗج٘د االٗمسجٔقاشزدا ىىا يدؤٌ ءاٖ٘ىا د٘جٗ ُلا ءاٖ٘ىا
.
اىذشاسيًٌّ٘لاا شػبجىا صا٘خ
:
جضٍْ وـش وقبث دبّٗشزنىلاا شؼجْر ًنى خئطاٗ وـش خىاد ليزٌَ ُا
.
ٍِ ذ دسجبد دشاسح اػيىْػ سذذٌ سبؼجّلاا ُلا خٍىبػ سبٖصّا خجسد ليزَر ُا
C
o
1511
,
ىزىل ال
ذبطْىا ًذخزسٌ
( اى٘اطئخٓشٕبصّا خجسد تسث خضػبث حدبَم
0111
C
o
)
يخٍيق وـش خىاد ٔملازٍا ٍِ ٌؿشىبث
.
ؾٌشلر هبد يبث ِنٌَلا ّٔا فٗشؼَىا َِك وَؼىا ءبْصا دبٍذصىاٗ داصاضزٕلاا وَذززى
بٍبر بـٌشلر خؿشلَىا حضٖجلأا
ً اصطذاُا. وٍـشزىا ءبْصا ًك هبصلّلاا بْٖنٌَ خصزٍَ داصبؿ ي٘زذر ,حضٖجلأا ٓزٖى, شػا٘جىا ح٘طس ُلا لىر
ٔ ثًذطصزى شػبجىا ىىا ٔجزر ف٘س خٍقجزَىا دبٌّ٘لاا ُبك ًىبزىبثٗ داصبـىا ٓزٕ ٌِؤٌ ف٘س خضؼجَْىا دبّٗشزنىلاا
شٍ غٍٗ اشٍخا يدؤر ف٘س ٍٔيػٗ
اىى إضؼبف اىجبػشٍِضىا سٗ
.
خٍئبثشٖنىا ٔزّبزٍٗ خٍىبؼىا ٓسبٖصّا خجسد تجسث لىرٗ بٌساشد دبّٗشزنىلاا شؼث ًك شصبْؼىا ِسدا ٍِ ِزسنْزىا ذؼٌ
ِذ ػٌضر ًزىا خٍىبؼىا دٖ٘جىاٗ داسذقىا دار حضٖجلااٗ دبٍبَصىا ًك هبَؼزسلاا غئبش ٔيؼج بٍَ
511
ك٘ىذ
.
ّخ (األٍّٗشزنىلإا دبٍبَصىا
لشؿخَىا تٍثب
)
(Vacuum Tubes)
ٖبَجد تجسث ,هبسسلاا حضٖجا وضٍ خٍىبػ داسذق تيطزر ًزىا خصبخ دلابد ًك لاأ بؼئبش دبٍبَصىا ًاذخزسا ذؼٌ ٌى
٘ ٗاىٖبرقٌداشىا ًك ًذخزسر دبٍبَصىا ذّبمٗ. ٍِخسر سذصٍ ىىا ٔجبٍزداٗ ٔزػبْص قٍىبنر حدبٌصٗ شٍجنىا
ؼشكخٍ ُا لاا. بٕشٍؿٗ دبجسبذىاٗ
سسز٘سّاشزىاٗ يس٘يجىا ًئبْضىا وَػٗ تٍمشر ٌٖك ًك ذػبسٌ بٖيَػ خؼٍجطٗ بٖجٍمشر
خ اىقذسحٍىبؼىا دبٍبَصىا ُأ لاإ دبقٍجطزىا ٍِ شٍضم ًك دبٍبَصىا وذٍ ذيد ذق داس٘زسضّاشزىا ُأ ٍِ ٌؿشىا ىيػٗ .
يٌ ًزىا دبقٍجطزىا ًك خٍذخزسٍ ذىاص لا
ٗاىشاداسادًػارلإا شجىا دبطذَم خٍىبػ حسذق بٍٖض
.
ٌذح ثشنو دائٍقٍ ُ٘نر لا دبّٗشزنىلاا ٓزٕٗ حشذىا دبّٗشزنىلاا ٍِ وئبٕ دذػ د٘ج٘ث بٖجٍمشر ًك ضٍَزر ُدبؼَىا ُإ
. ًو اىنٖشثبئٍص٘زىا حذٍج ُدبؼَىا خٍبػ ٍِ وؼجر دبّٗشزنىلاا ٓزٕ ُإ بَم . ُذؼَىا وخاد خقلاطث كشذزر ِنىٗ
ٌ
ُؼذَىا ٍِخسر ذْػٗ خٌدبٍزػلاا حساشذىا خجسد ذْػ دبّٗشزنىلاا ٓزٕ ةٗشٕ غٌَْ ُؼذَىا خطس ذْػ ذٖج ضجبد ذج٘
.يت ػيى دبجض اىجٖذـزيى خٍكبم خقبط ةبسزمبث دبّٗشزنىلاا ٓزٕ ضؼث ً٘قر خٍكبم حساشد خجسد ىىا
ب ىٍّذىا خقبطىا خٍَق ُإ ُدبؼَىا ٍِ دذؼى داسبجزخلاا ٍِ دذػ ًك ذجٗ ذقٗ
خٌٗبسٍ ُذؼَىا خطس ٍِ ُٗشزنىلاا شٌشذز
) .ُؼذَىا خطس ىيػ خطقّ ىىا ُؼذَىا وخاد ٍِ ُٗشزنىلاا وقْى خٍصلا خقبط وقأ ًٕ وـشىا خىاد( ُؼذَيى وـشىا خىاذى
طيق ػيىٌ بَم , يساشذىا ًٌّ٘لأا سبؼجّلاا حشٕبظث ُذؼَىا ٍِ دبّٗشزنىلاا سبؼجّا حشٕبظ طيق ػيىٌ شٍد
جؼَْىا دبّٗشزنىلاا
.خٌساشذىا دبٌّ٘لابث خض
.ٔ ٗدسجخ دشاسرُذؼَىا حدبٍ ىيػ ذَزؼٌ يساشذىا سبؼجّلاا سبٍر ُا داسبجزخلاا ٍِ دذػ ًك ذجٗ ذقٗ
جامعة المثنى
-
كلية العلوم المدرس المساعد
–
عقيل شاكر الموسوي
ذصوٌ ًزىا خقٌشطىا فلازخا ٍِ ٌؿشىا ىيػ ُذؼَىا وخاد ذداٗ وصأ بٖى خٍئ٘ضٗشٖنىا ٗ خٌساشذىا دبّٗشزنىلاا ُا
سطٍِ ةٗشٖيى خٍكبم خقبط ىيػ ُٗشزنىلاا بٍٖك
.ُؼذَىا خ
ذ دسجخ دشاسحْػ ٍِؼٍ شػبث ُذؼَيك
T
جؼبس رسبٗيّلاا سبٍر خكبضم ُأك
)
1
(
)
(A/cm
2
)
(
2
kT
w
o
e
T
A
J
شٍد
J
٘دّلاا سبٍر وضَر شٍد )فذٖىا( ٘دّلاا ٘ذّ ًّذؼَىا ٘دصبنىا ٍِ شؼجَْىا سبٍزىا خكبضم وضَر
a
I
ب ػيىٍ٘سقٍ
خ ىينبص٘دٍذطسىا خدبسَىا
اىجبػش
(S)
o
A
.ًسزخذَىا ُذؼَىا عّ٘ ىيػ ذَزؼٌ ذثبص
T
.طيقخَىا شػبجىا ُذؼَىا حساشد خجسد
)
/
(
10
38
.
1
0
23
k
J
k
w
طيق ث٘دذادَىا شلصىا خجسذث ُذؼَيى وـشىا خىاد وضَر
(Joule)
( ؼبدىخٍ ىيػ قيطٌ
1
ُزشبسدسٌ٘س خىدبؼٍ )
(Richardson)
َ ثؼض اىًك تزنرٗ
: ًصبدس مبىزبى
kT
e
T
A
J
c
o
exp
2
ُش إٍد
c
و ث٘دذادـشىا خىاد وضَر
(eV)
: ُجذ إّ ذثا٘ضىا ضؼث ًاذخزسبثٗ خٌشظّ خٍدبّ ٍِٗ
)
.
/
(
120
)
.
/
(
9
.
119
)
.
/
(
10
199
.
1
4
2
2
2
2
2
2
6
3
2
k
cm
A
k
cm
A
A
k
m
A
h
emk
A
o
o
طريقة العمل
:
(2)
S
I
J
a
جامعة المثنى
-
كلية العلوم المدرس المساعد
–
عقيل شاكر الموسوي
1
-
ً اىشنو اىزبىًك خٍْجَىا خٍئبثشٖنىا حشئاذىا طثسأ
3
-
خٍزى٘لىا ذجص
V
a
ْػ
. دذ اإلشجبعًطؼزى خٌبلنىا ٍٔك بَث خٍْؼٍ خٍَق ذ
4
-
خ اىنبص٘دٍزى٘ك شٍـزث أذثأ
V
f
يخٍزلىا سبٍر ًك( يخثبقَىا داشٍـزىا وجس ٌص بٍجٌسذر
If
٘دّلاا سبٍرٗ
Ia
) رجؼب
.ىزىل
5
-
يخٍزلىا خٍزى٘ك ٗ سبٍر ٌٍق ٍِ ونى يخٍزلىا خٍٗبقٍ تسدأ
f
f
f
I
V
R
ادست دسجخ دشاٌص
يخٍزلىا حس
t
بٍذخزسٍ
:اىؼالقخ
C
Were
o
x
/
3
o
f
t
10
45
0.7272
R
,
R
R
0
R
.طيقَىا شلصىا خجسد ذْػ خيٍزلىا خٍٗبقٍ وضَر
x
. خٍٗبقَيى يساشذىا وٍبؼَىا وضَر
5
-
ٍِخ ثٍّبٍجىا خقلاؼىا ٌسسا
2
ln
T
J
ٗ
1
1
-
K
T
شٍد
T(K)=t(C)+213.15
وـشىا خىاد خٍَق تسدا ًْذَْىا ٍِ ٗ
w
خ اىضبثذٍَقٗ
A
( ؼبدىخٍ ٍِ شٍد .بٍيَػ
1
: )
)
1
(
xt
R
R
o
f
جامعة المثنى
-
كلية العلوم المدرس المساعد
–
عقيل شاكر الموسوي
(3)
ln
ln
0
2
A
KT
w
T
J
وٍَىا خىدبؼٍ غٍ خّسبقَىبث
c
mx
y
:ُكأ
K
w
slope
m
:ًٗثبىزبى
)
4
(
Slope
K
w
خ دٍَق تسدأ
و ث٘دذادـشىا خىا
(eV)
6
-
خ اىضبثذٍَق تسدأ
0
A
ٌ اىشسٍِ
ًّبٍجىا
ضوَر س٘ذَىا غٍ ًْذَْىا غطبقر خطقّ شٍد
ln(A
o
)
خٍَق ذجّ بٍْٖٗ
A
o
:القراءات
ُش أٍد
S=1cm
2
I
a
x
01
-
5
(A)
I
f
(mA)
V
f
(mV)
4 5 . 1 4
2 . 3 5
4
4 1 . 0 1
2 . 5 5
4 . 4
6 5 . 2 9
2 . 6
4 . 0
1 9 . 0 6
2 . 1
5 . 2
9 6 . 1 1
2 . 0
5 . 6
Ln(J/T
2
)
1/T (K
-1
)
Ln(Ao)