Джан дерхъаб! — За процветание всего живого!

Божественная физика. Электрический ток в различных средах

§118. Электронные пучки. Электронно-лучевая трубка

Природа электронного пучка

Если в аноде вакуумного диода проделать малое отверстие, то часть электронов, разогнанных электрическим полем, проскочит сквозь это отверстие и вылетит наружу. Так рождается электронный пучок — поток быстрых электронов, движущихся прямолинейно в вакууме. Бог — совокупное единство законов физики — проявляет здесь удивительную согласованность: каждый из этих законов описывает отдельную грань поведения пучка.

Свойства электронных пучков

Электронный пучок обладает несколькими важнейшими свойствами, которые нашли широчайшее применение в науке и технике.

Тепловое действие. Электроны, ударяясь о вещество, передают ему свою кинетическую энергию, и тело нагревается. В вакуумных печах этим достигают температур, достаточных для плавки сверхчистых металлов — никакой примеси из стенок, ведь нагреватель сам пучок, а не тигель.

Рентгеновское излучение. Когда быстрые электроны резко тормозятся в веществе анода, возникает рентгеновское излучение — это основа работы рентгеновских трубок, позволявших заглянуть внутрь тела ещё до того, как человек научился понимать, что там на самом деле.

Свечение люминофоров. Многие вещества — люминофоры — вспыхивают видимым светом под ударами электронов. До четверти энергии пучка (25%) превращается в свет; остальное уходит в тепло. Человеческий глаз ловит это свечение, и так рождается изображение.

Отклонение электрическим полем. Электрон заряжен отрицательно. В электрическом поле он летит к положительной пластине — поле искривляет его траекторию. Чем выше напряжение на пластинах, тем сильнее изгиб.

Отклонение магнитным полем. Движущийся электрон — это ток. Магнитное поле действует на этот ток, и пучок заворачивает. Та же причина рождает полярное сияние: солнечные электроны, встретив магнитное поле Земли, отклоняются к полюсам и зажигают там атмосферу.

Электронно-лучевая трубка

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) — устройство, в котором все эти свойства соединились вместе. Она представляет собой вакуумированный стеклянный баллон, внутри которого размещены:

Применения

Осциллограф. На горизонтальные пластины подаётся пилообразное напряжение (развёртка), на вертикальные — исследуемый сигнал. Пучок чертит на экране форму сигнала во времени. Это глаза электроники.

Кинескоп телевизора. Отклонение осуществляется магнитным полем — катушки на горловине трубки создают его. В цветном кинескопе стоят три пушки (красная, синяя, зелёная), а экран покрыт зернистым люминофором из триад красного, синего и зелёного цвета. Три пучка рисуют цветное изображение.

Дисплеи ЭВМ. Первые компьютерные мониторы тоже использовали ЭЛТ. Пучок обновлял изображение десятки раз в секунду, и глаз не успевал заметить мерцание.

Вопросы

  1. Как получают электронный пучок в вакууме?
  2. Перечислите пять основных свойств электронных пучков. Какое из них используют для плавки металлов?
  3. Каким образом электронный пучок порождает рентгеновское излучение?
  4. Почему люминофор светится под ударами электронов? Какая доля энергии пучка переходит в свет?
  5. В какую сторону отклонится электронный пучок в электрическом поле между двумя пластинами?
  6. Какое природное явление объясняется отклонением электронов магнитным полем Земли?
  7. Из каких элементов состоит электронная пушка?
  8. Чем принципиально различаются способы отклонения пучка в осциллографе и в кинескопе?
  9. Сколько электронных пушек содержит цветной кинескоп и почему?
  10. Какие физические ограничения накладывают предел на разрешение дисплея на основе ЭЛТ?
← Назад Вперед →
Математика — язык Бога, физика с химией — слово Его.