Elektronstrålar: Så här fungerar rör-TV: er, skuggkorsrör etc.
Även om gamla rörtv-apparater inte längre är vanliga, är deras användning med elektronstrålar särskilt intressant. I den här artikeln avslöjar vi vad en elektronstråle är, hur den sprider sig i rymden och hur den används i tv-apparater.
Elektronstrålar i skuggtvärrör
En elektronstråle är ett bunt med elektron som frigörs av en varm katod och accelereras av ett elektriskt fält. Men hur fungerar det i detalj?
- Fysikern Sir William Crookes uppfann skuggkorsröret för att ta reda på hur elektronstrålar beter sig. Det består av ett evakuerat glasrör med en varm katod på ena sidan som är aktiverad. Lite längre bort från den heta katoden finns en ringformig anod. Det finns ett skuggkors längre bak i cylindern. I slutändan appliceras ett lysrörsskikt på glaset.
- Det finns en glödtråd i den heta katoden, till vilken en låg växelspänning appliceras. Detta får glödtråden att glöda, vilket gör att elektroner lossnar och bildar ett "elektronmoln". Det finns en negativt laddad Wehnelt-cylinder runt filamentet som fokuserar elektronstrålen. Den ringformade anoden laddas positivt. Detta lockar till och accelererar elektronerna från den heta katoden. De skjuter genom anodringen som en elektronstråle.
- Skuggkorset är jordat: alla elektroner som träffar det tas bort. Alla elektronstrålar som inte avlyssnas av skuggkorset får lysröret att glöda.
- Det är slående att korsets skugga, som skapas av ljuset i glödtrådens ljus, ser ut precis som korsets skugga, som orsakas av elektronstrålarna på det lysrörsskiktet. Av detta kan man dra slutsatsen att elektroner sprids i det fältfria utrymmet lika rakt som ljus och inte avböjs när de flyger förbi ett oladdat metallkors.
- I ett annat experiment fylldes glasbehållaren med neon så att elektronstrålen var synlig och två kondensatorplattor fästes inuti. Det var påfallande här att avböjningen av elektronstrålen i riktning av den positiva plattan ökade när plattspänningen ökade, men minskade igen när accelerationsspänningen ökade.
- Slutsats av experimenten: Elektronstrålar kan påverkas av både magnetiska och elektriska fält.
Så här fungerar en rörtv
En rörskärm liknar ett skuggtvärrör. Det finns också en elektronpistol i slutet, bestående av en katod (i Wehnelt-cylindern) och anod.
- Längre fram i tv: n (utanför röret) finns emellertid ett par spolar anordnade vertikalt och horisontellt. Det vertikalt arrangerade spolparet bestämmer den horisontella avböjningen och vice versa. Fördelen med spolarna är att till skillnad från kondensatorplattor kan elektronstrålen också styras exakt i kantområdet.
- Det finns ett speciellt lysrör på framsidan av TV: n som lyser så snart det bombarderas med elektroner. Det var installationen för en klassisk svartvit TV.
- Med färg-TV-apparater finns det inte bara en elektronpistol, utan tre. Det finns också en skuggmask precis framför skärmen. Det finns en separat elektronpistol för varje färg (röd, grön, blå). Skärmen består av många röda, gröna och blå prickar så att varje elektronpistol kan rikta in sina egna färgpixlar. Skuggmask säkerställer att till exempel elektronpistolen för de blå pixlarna inte av misstag tänds en röd pixel.
- Sågtandspänningar appliceras på spolarna så att strålen långsamt skjuts från vänster till höger och sedan snabbt hoppar tillbaka till startpunkten. Han rör sig också ner en bit per rad och hoppar tillbaka till början i slutet. För att förhindra flimring styrs färgerna vid olika tidpunkter så att till exempel bara det övre hörnet inte tänds ibland.
I nästa praktiska tips ger vi dig en introduktion till kvantfysik.