Elektronové paprsky: Takto fungují trubkové televizory, stínové trubice atd
I když staré trubkové televizory již nejsou běžné, jejich provoz pomocí elektronových paprsků je obzvláště zajímavý. V tomto článku odhalujeme, co je elektronový paprsek, jak se šíří v prostoru a jak se používá v televizích.
Elektronové paprsky ve stínových křížových trubkách
Elektronový paprsek je svazek elektronů, který je uvolňován horkou katodou a urychlován elektrickým polem. Jak to však funguje detailně?
- Fyzik Sir William Crookes vymyslel stínovou křížovou trubici, aby zjistil, jak se chová elektronový paprsek. Skládá se z evakuované skleněné trubice s horkou katodou na jedné straně, která je pod napětím. Trochu dále od horké katody je prstencová anoda. Ve válci je dále stínový kříž. Nakonec se na sklo nanese fluorescenční vrstva.
- V horké katodě je vlákno, na které je přivedeno nízké střídavé napětí. To způsobí, že se vlákno rozžhaví, což způsobí, že se elektrony oddělí a vytvoří „elektronový mrak“. Kolem vlákna je negativně nabitý Wehneltův válec, který zaostřuje elektronový paprsek. Prstencová anoda se nabíjí pozitivně. To přitahuje a urychluje elektrony z horké katody. Střílí prstencem anody jako elektronový paprsek.
- Stínový kříž je uzemněn: všechny elektrony, které ho zasáhly, jsou odstraněny. Všechny elektronové paprsky, které nejsou zachyceny stínovým křížem, způsobují, že zářivka svítí.
- Je zarážející, že stín kříže, který je vytvářen světlem žárovky, vypadá přesně jako stín kříže, který je způsoben elektronovými paprsky na fluorescenční vrstvě. Z toho lze odvodit, že elektrony se šíří v prostoru bez pole stejně rovně jako světlo a nejsou odkloněny, když letí kolem nenabitého kovového kříže.
- V dalším experimentu byla skleněná nádoba naplněna neonem, takže byl viditelný elektronový paprsek a uvnitř byly připojeny dvě kondenzátorové desky. Zde bylo zarážející, že vychýlení elektronového paprsku ve směru kladné desky se zvyšovalo s rostoucím napětím desky, ale opět klesalo se zvyšujícím se napětím.
- Závěr experimentů: Elektronové paprsky mohou být ovlivněny magnetickým i elektrickým polem.
Takto funguje trubkový televizor
Trubková obrazovka je podobná stínové křížové trubici. Na konci je také elektronová zbraň, která se skládá z katody (ve Wehneltově válci) a anody.
- Avšak dále v televizi (mimo trubici) je pár svitků uspořádaných svisle a vodorovně. Svisle uspořádaná dvojice cívek určuje horizontální výchylku a naopak. Výhodou cívek je, že na rozdíl od desek kondenzátorů může být elektronový paprsek veden přesně v oblasti hran.
- Na přední straně televizoru je speciální zářivková vrstva, která se rozsvítí, jakmile je bombardována elektrony. To bylo nastavení pro klasickou černobílou televizi.
- U barevných televizorů není jen jedna elektronová zbraň, ale tři. Přímo před obrazovkou je také stínová maska. Pro každou barvu je samostatná elektronová pistole (červená, zelená, modrá). Obrazovka se skládá z mnoha červených, zelených a modrých bodů, takže každá elektronová zbraň může cílit na své vlastní barevné pixely. Stínová maska zajišťuje, že například elektronová pistole pro modré pixely náhodně nerozsvítí červený pixel.
- Na cívky se přivádí napětí pily, takže paprsek je pomalu tlačen zleva doprava a poté rychle skočí zpět do výchozího bodu. Také se pohybuje o kousek dolů na řádek a na konci skočí zpět na začátek. Aby se zabránilo blikání, barvy se regulují v různých časech, takže například pouze občas není osvětlen pouze horní roh.
V dalším praktickém tipu vám představíme kvantovou fyziku.