Tia âm cực

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Một chùm tia âm cực tạo thành một hình tròn trong từ trường. Các tia âm cực thường không nhìn thấy được, nhưng trong ống này có đủ lượng khí dư để các nguyên tử khí phát sáng "quỳnh quang" do va chạm bởi dòng electron chuyển động nhanh.

Tia âm cực là dòng electron di chuyển trong ống chân không. Nếu một ống kính chân không được trang bị với hai điện cực và dưới một mức điện áp nhất định, tia âm cực di chuyển từ cực âm sang cực dương, do các hạt electron phát ra từ và đi vuông góc với cực âm (điện cực kết nối với cực âm của thiết bị cấp điện áp). Trên đường đi của tia âm cực nếu đặt một chong chóng nhẹ thì chong chóng quay, chứng tỏ tia âm cực là chùm hạt vật chất có khối lượng và chuyển động với vận tốc rất lớn. Khi cho tia âm cực đi vào giữa hai bản điện cực mang điện tích trái dấu, tia âm cực lệch về phía cực dương, chứng tỏ tia âm cực là chùm hạt mang điện tích âm.[1]

Tia âm cực được nhà vật lý Đức Johann Hittorf quan sát thấy lần đầu vào năm 1869, và được đặt tên vào năm 1876 bởi Eugen Goldstein kathodenstrahlen, hay tia âm cực. Electron lần đầu tiên được phát hiện là các thành phần của tia âm cực. Năm 1897 nhà vật lý người Anh J.J. Thomson cho thấy các tia này được tạo ra bởi một loại hạt mang điện tích âm trước đó chưa được biết.

Đặc điểm[sửa | sửa mã nguồn]

Tia âm cực được đặt tên như thế vì nó được phát ra từ các điện cực âm hay catốt trong ống chân không. Để giải phóng electron vào ống chân không chúng phải được tách ra từ các nguyên tử của catốt. Trong những ống âm cực chân không thời kỳ đầu, gọi là ống Crookes, điều này đã được thực hiện bằng cách sử dụng một hiệu điện thế cao giữa các cực dương và cực âm ion hóa khí dư trong ống; các ion được gia tốc bằng điện trường và thoát các electron khi va chạm với cực âm. Ống chân không hiện đại sử dụng khí thoát thermionic, trong đó cực âm được làm bằng một sợi dây mảnh được hun nóng bằng một dòng điện riêng biệt đi qua nó. Chuyển động động nhiệt ngẫu nhiên gia tăng của các electron làm tách electron ra khỏi các nguyên tử trên bề mặt của sợi và đi vào không gian có gần như chân không trong ống. Do các electron có điện tích âm, chúng bị cực âm đẩy ra và bị hút vào cực dương. Chúng đi theo đường thẳng qua ống gần như chân không. Điện áp giữa các điện cực tăng tốc các hạt có khối lượng nhỏ để vận tốc cao. Tia âm cực không nhìn thấy được, nhưng sự hiện diện của chúng lần đầu tiên được phát hiện trong ống chân không đầu khi chúng bắn phá vào các bức tường kính của ống, kích thích các electron của thủy tinh và làm cho chúng phát ra ánh sáng, ánh sáng được gọi là huỳnh quang. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng các vật được đặt trong ống ở phía trước của cực âm có thể tạo ra bóng đen trên thành ống đang phát sáng, và nhận ra rằng một cái gì đó phải đi theo đường thẳng từ cực âm. Sau khi các điện tử đến cực dương, chúng đi qua dây điện cực dương để cung cấp năng lượng và trở về cực âm, vì vậy tia âm cực mang dòng điện đi qua trong lòng ống. Dòng chùm tia âm cực qua một ống có thể được kiểm soát bằng cách cho nó đi qua một màn hình dây kim loại (lưới) mà một điện áp nhỏ được áp lên. Điện trường của các dây làm lệch một số electron, ngăn ngừa chúng đi đến cực dương. Vì vậy, một điện áp nhỏ trên lưới điện có thể được thực hiện để kiểm soát một điện áp lớn hơn nhiều trên anode. Đây là nguyên tắc được sử dụng trong các ống chân không để khuếch đại tín hiệu điện. Tia âm cực tốc độ cao cũng có thể được dẫn hướng và thao tác bằng điện trường được tạo ra bởi các tấm kim loại bổ sung trong ống mà điện áp được áp dụng, hoặc từ trường tạo ra bởi cuộn dây của dây (nam châm điện). Chúng được sử dụng trong các ống tia âm cực, trong ti vi và màn hình máy tính, và trong kính hiển vi điện tử.

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Tia âm cực đã được ứng dụng trong ti vi, thiết bị phát tia X, đi ốt bán dẫn điện tử, thiết bị khuếch đại điện tử.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Joseph F. Keithley The story of electrical and magnetic measurements: from 500 B.C. to the 1940s John Wiley and Sons, 1999 ISBN 0-7803-1193-0, page 205

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]