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