PhysBook
PhysBook
Представиться системе

Т. Электронно-лучевая трубка — различия между версиями

Материал из PhysBook
(Новая: == Электронные пучки и их свойства == '''Электронные пучки''' представляют собой поток быстро летящих эл...)
(нет различий)

Версия 16:31, 3 августа 2010

Электронные пучки и их свойства

Электронные пучки представляют собой поток быстро летящих электронов. Электронные пучки образуются в электронной лампе и различных газоразрядных устройствах.

Электронные пучки обладают следующими свойствами:

  1. вызывают свечение некоторых твердых и жидких тел (стекла, сульфидов цинка и кадмия). В настоящее время применяются люминофоры, у которых до 25 % энергии электронного пучка превращается в световую:
  2. при торможении быстрых электронных пучков в веществе возникает рентгеновское излучение. Это используется в рентгеновских трубках;
  3. электронные пучки отклоняются в электрических полях, например, в поле плоского конденсатора происходит смещение электронного пучка к положительно заряженной пластине;
  4. электронные пучки отклоняются в магнитных полях вследствие действия на электроны силы Лоренца. Пролетая над северным полюсом магнита, электроны отклоняются в одну сторону, а пролетая над южным полюсом — в противоположную сторону. Отклонение электронных потоков, идущих от Солнца, в магнитном поле Земли приводит к тому, что они огибают поверхность Земли и лишь в полярных областях небольшая часть этих частиц вторгается в верхние слои атмосферы и вызывает свечение газов атмосферы у полюсов (северное сияние);
  5. при попадании на вещество электронные пучки нагревают его и оказывают механическое действие. Нагревание, которое вызывает электронный пучок, попадая на какое-либо тело, используют для плавки сверхчистых металлов в вакууме;
  6. электронный пучок при попадании на фотопленку вызывает ее потемнение.

Благодаря возможности управлять электронным пучком с помощью электрического или магнитного поля и свечению покрытого люминофором экрана под действием пучка его применяют в электронно-лучевой трубке.

Электронно-лучевая трубка

В основу работы электронно-лучевой трубки положено отклоняющее действие электрического и магнитного поля на электронный пучок. Схема устройства электронно-лучевой трубки приведена на рис. 1.

Рис. 1

В ее узкий конец вмонтирована электронная пушка П, состоящая из катода К, анода А и нескольких металлических колец (ускоряющих анодов). Форму, положение анодов и напряжение на них выбирают так, чтобы одновременно с ускорением электронов происходила и фокусировка электронного пучка, т.е. уменьшение площади поперечного сечения.

Электроны вылетают из катода, нагреваемого электрическим током, а электрическое поле между катодом и металлическими кольцами (фокусирующего устройства) сводит их в узкий пучок — электронный луч. Широкое дно Э электронно-лучевой трубки покрыто слоем флуоресцирующего вещества и служит экраном. Под действием ударов попадающих на него электронов экран светится, и в том месте, куда попадает электронный луч, появляется обычно зеленое светлое пятнышко F. Между электронной пушкой и экраном помещены управляющие электроды, представляющие собой систему горизонтально и вертикально расположенных пар пластин, т.е. конденсаторов C1 и C2. Электрические поля заряженных конденсаторов взаимно перпендикулярны. Поле конденсатора C1 отклоняет луч в горизонтальном направлении, поле конденсатора C2 — в вертикальном. Изменяя напряжение на пластинках каждого из конденсаторов, можно отклонить электронный луч в любом направлении так, что пятнышко возникает на экране на различных расстояниях от его центра.

В центр экрана электроны попадают, когда конденсаторы не заряжены.

Электронным осциллографом называют электронно-лучевую трубку, применяемую для исследования быстропротекающих электрических процессов. Слово осциллограф означает "записывающий колебания". На первый конденсатор C1 осциллографа накладывается изменяющееся во времени пилообразное напряжение (рис. 2). На протяжении каждого периода оно сначала плавно растет, а затем мгновенно падает. Поэтому пятнышко на экране движется сначала слева направо, а потом мгновенно возвращается в исходное положение, а так как частота колебаний напряжения велика, то глаз все время видит горизонтальную светлую прямую. Если, например, на пластины второго конденсатора с вертикально направленным полем подать напряжение синусоидального переменного городского тока (ν = 50 Гц), то при одновременном действии конденсаторов электронный луч опишет на экране синусоиду, представляющую собой осциллограмму исследуемого напряжения.

Рис. 2

В некоторых типах электронно-лучевых трубок отклонение электронного пучка производится магнитным полем. При этом вместо отклоняющих пластин действуют две взаимно перпендикулярные пары катушек, расположенные снаружи трубки. Каждая пара катушек создает перпендикулярное лучу магнитное поле.

Электронно-лучевые трубки имеют огромное практическое значение. Их применяют в радиолокационных установках, телевизорах, электронных микроскопах и других приборах. Без электронного осциллографа не обходится ни одна физическая лаборатория, им широко пользуются в медицине, биологии и т.д.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 298-299.