1928年諾貝爾物理學獎授予英國倫敦大學的裏查森，以表彰他對熱電子發射現象的工作，特別是發現了以他的名字命名的定律。
20世紀前半葉，物理學在工程技術方麵最引人注目的應用之一是在無線電電子學方麵。無線電電子學的基礎是熱電子發射。當時名為熱離子學的學科，研究的就是熱電子發射。熱電子發射定律的發現對無線電電子學的發展有深遠影響，因為不論是早期的二極管和三極管，還是後來的X射線管、電子顯像管和磁控管、速調管，都離不開發射電子的熱陰極。要使這些器件能夠高效率、長壽命地工作，關鍵在於設計合理的電子發射機構。裏查森定律為此指明了道路。這一事例又一次證明了基礎研究對科學技術的重要意義。
熱離子現象的觀測可以溯源到二百多年前，那時人們已經知道，灼熱物體附近的空氣會失去絕緣性能而導電，1725年杜菲就注意到了這一現象，後經托爾、瓦森、普列斯特利、卡瓦洛不斷進行觀察，積累了許多這方麵的資料。1853年貝克勒爾證明，白熱狀態下的空氣隻需幾伏電壓就可以導電；1881年布朗諾進一步肯定了上述結論，證明即使電壓低到1/1000V，白熱狀態的空氣也不能保持絕緣。後來研究者轉向灼熱物體對空氣導電的影響，致力於追尋這一影響的根源。1873年古利讓加熱的鐵球帶電，發現紅熱的鐵球能保留負電，卻不能保留正電；白熱的鐵球既不能保留負電，也不能保留正電。愛斯特和蓋特爾在1882～1889年進行了一係列實驗研究，檢測了在不同壓強下各種氣體中靠近各種熱絲的絕緣金屬板所聚集的電荷，得到一條結論：在溫度低、氣壓高的狀態下，金屬板帶正電；在溫度高、氣壓低的狀態下，金屬板帶負電。
此時發明家愛迪生正在研究電燈泡。他在燈泡中靠近燈絲的地方裝上一塊金屬片，發現當金屬片經電流計同燈絲電源的正極接通時，電流計的指針偏轉，顯示有電流從燈絲越過空間到達金屬片。這就是所謂的愛迪生效應。但在當時愛迪生並沒有搞清楚這一電流的本質。
1897年，湯姆孫通過陰極射線荷質比（e/m）的測量發現了電子。1899年他進一步研究了愛迪生效應中越過空間的電流，用磁偏法測出其荷質比，證實這種電流也是由電子組成。第二年他的學生麥克勒倫指出隻要周圍氣體的壓強足夠低，從帶負電的鉑絲放出的電流就幾乎完全不受氣體性質和壓強變化的影響。這些結果引起了湯姆孫另一位年輕學生的極大興趣，他就是裏查森。在導師的鼓勵下，他熱忱地投身於這項研究中。
裏查森從1900年起投身於熱離子現象的研究，前後曆時十餘年。他一方麵不屈不撓地從事實驗工作；另一方麵還下很大功夫進行理論分析。擺在裏查森麵前的是十分複雜的現象。如果沒有理論指導，就隻能停留在表麵現象，難以探討事物的本質；如果不掌握精確的數據資料，再好的理論也得不到證實。前人的研究成果固然提供了許多有用的依據，但也充斥著形形色色的說法。例如：有人認為熱離子現象是以太行為的某種表現；有人把氣體導電現象歸因於以太；也有人認為不同的材料有不同的屬性，因而發出不同的電荷；還有人認為這是一種化學效應，是由於熱體和周圍的氣體分子相互作用的結果。
21歲的裏查森從導師湯姆孫和同學麥克勒倫的實驗結果得到啟示，判定隻要盡量抽成真空，排除殘餘氣體，然後直接研究飽和電流，就有可能抓住事物的本質。
關於實驗工作的艱難，從裏查森1928年諾貝爾領獎詞中可窺見一二。他說：“我認識到，要取得進展，最好的辦法是避免由於氣體在場的複雜性，盡可能搞清楚氣體效應排除之後會出現什麼情況。本世紀之初解決這個問題不像現在（注：指1928年）這樣容易。主要是由於這個現象在技術上的重要性，從那時起抽氣工藝已大大地發展了。當中隻有靠手搖泵抽氣。由於熱絲給器壁和其他部分加熱會產生無休止的放氣，抽氣是一件最厭煩的操作。我常常連續幾個星期給管中金屬絲加熱，來保證觀察到的電流穩定，並保證這個電流與殘餘氣體無關。”