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文档摘要

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深圳大学物理实验教学中心 2025.3

背景介绍

费米-狄拉克分布是量子统计力学的重要成果之一，其发展历程与量子力学的诞生密切相关：

1926年，恩里科·费米（EnricoFermi）和保罗·狄拉克（PaulDirac）分别独立提出了费米-狄拉克统计。

该理论成功解释了电子在金属中的行为，解决了经典统计力学无法解释的问题。

1927年，索末菲（ArnoldSommerfeld）将费米-狄拉克统计应用于金属电子理论，奠定了现代固体物理的基础。

一、实验目的

了解费米-狄拉克分布函数

通过实验验证费米-狄拉克分布规律

学习分析真空中电子能量和数量的技巧

二、实验仪器

FM-II型费米-狄拉克分布实验仪

三、实验原理/3.1、费米-狄拉克分布函数

费米-狄拉克分布描述了费米子（如电子、质子等）在热平衡状态下的统计行为：

图1不同温度下的费米狄拉克分布函数

在绝对零度时，费米子会从最低能级开始依次填充，形成费米海。

在有限温度下，部分费米子会被热激发到更高能级，形成平滑的分布函数，如图1所示。

图2不同温度下的费米狄拉克

分布函数的导数

三、实验原理/3.1、费米-狄拉克分布函数

三、实验原理/3.2、电子动能的测量

图3实验装置示意图

图4真空管横截面示意图

三、实验原理/3.2、电子动能的测量

三、实验原理/3.2、电子动能的测量

四、实验步骤

实验步骤

连线：把实验仪面板上的的灯丝电流、阳极电流、励磁电流分别连接到实验装置的相应接线口，如下图所示。

（每种电流的接线孔不分正、负极）

图5仪器连线示意图

四、实验步骤

实验数据：

五、数据处理

画图：

五、数据处理