Учебник - Электричество - Калашников С.Г. (1238776), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Один из способов осуществления электростатической линзы показан на рис. 318. Линза состоит из двух отделенных узкой щелью коаксиальных пилиндров, к которым приложена разность потенциалов. Эквипотенциальные поверхности электрического поля вблизи щели изображены на рисунке. На- (7, и, Рис.
318. Электростатическая линза в виде двух коаксиальных ци.чиндров пряженность электрического поля перпендикулярна к эквипотенциальным поверхностям и имеет составляющую Еь параллельную оси линзы, и составляющую Е„, перпендикулярную к оси. Электроны, выведшие из некоторой точки Р и попавшие в линзу, в левой половине электрического поля отклоняются полем Е„к оси линзы, и поэтому расходящийся пучок превращается в сходящийся.
В правой половине поля направление Е„изменяется на противоположное и на электроны действует сила, направленная от оси наружу. Однако электроны, достигнув центральной плоскости (щели), прошли ускоряющую разность потенциалов У/2 (У вЂ” разность потенциалов между цилиндрами) и увеличили свою скорость. Поэтому электронный пучок во второй части линзы, хотя и уменьшает свою сходимость, остается все 432 ДНИ>КЕНИЕ ЗАРЯНСЕННЫХ ЧАСТИЦ Н ПОЛЯХ ГЛ. ХУП же сходящимся и пересекает ось в некоторой точке Рм которая и является изображением точки Р. Ддя электростатической линзы, так же как и для оптической, сушествует определенная точка Р1 на осн линзы (рис.
319 а), которая отличается тем, что расходящийся электронный пучок, выходящий из этой точки, после преломления в линзе превращается в параллельный. Эта точка называется главным фокусом линзы, а ее расстояние от центра линзы (центра щели)— главным фокусным рассгваянием. С другой стороны линзы расположен ее Рис. 319. Фокусы электростатической линзы второй главный фокус 1рис.
319 б). Легко сообразить, что для рассматриваемой электростатической линзы оба фокусных расстояния неодинаковы. Отметим, что такое же положение вещей мы имеем и для оптических линз, если показатели преломления окружающей среды с обеих сторон линзы неодинаковы. Нэ рис. 320 изображена электростатическая линза, для которой оба фокусных расстояния одинаковы.
Она состоит из двух диафрагм Р1 и Вю соединенных вместе и находящихся при одинаковом потенпиэле, и третьей Рис. 320. Однопотенциальнэл электростатическая линза диафрагмы Вз, помещенной между ними. Если внутренняи диафрагма имеет отрицательный потенциал относительно крайних диафрагм, то линза является для электронов собирающей. Так как потенциал пространства слева и справа от рассматриваемой линзы одинаков, то она соответствует оптической линзе, с обеих сторон которой находится одна и та же среда (рис. 320), Линзам для электронов, так же как н оптическим линзам, присущи различные ошибки, или аберрации, не позволяющие получить абсолютно резкое изображение, при котором каждая точка объекта отображалась бы также точкой в плоскости изображения.
Эти аберрации можно лишь уменьшить, но не устранить совсем. 433 электронный ОсциллогРАФ » 188 Линзы для электронов можно получить и с помощью магнитных полей (магнитные линзы). Исследование условий получения изображений с помощью электронных и ионных пучков и способов практического построения таких систем составляет содержание электронной и ионной оптики.
3 188. Электронный осциллограф В качестве примера применения электронной оптики рассмотрим устройство электронного осциллографа, который предназначен для наблюдения быстрых электрических процессов. Основной его частью является электронно-лучевая трубка, схематически изображенная на рис. 321. Источник электронов И с накаленным катодом создает узкий пучок электронов ~электрон- П ный луч), сходящий- 2 ся в очень маленькое пятнышко и на люми- ! несцирующем экране Э, нанесенном изну- и, и з,' трн на стенке трубки.
Трубка откачана ДО высокого ВаКУУМа Рис. 821. Осциллографическая электронно- Между источником и лучевая трубка экраном расположены две пары металлических пластин П1 и П2, которые отклоняют электронный пучок в двух взаимно перпендикулярных направлениях. На одну из пар пластин, например П1, накладывается электрическое напряжение, изменяющееся во времени, как показано на рис. 322 («пило- У образное» напряжение), создаваемое специальным генератором внутри осциллографа. Это напряжение вызывает равномерное движение пятна на экране в горизонтальном Рис.
322. Пилообразное напряжение направлении (развертка во накладываемое на пластины времени времени). На вторую пару осциллографа пластин накладывают ис- следуемое напряжение. Под действием обоих электрических полей, создаваемых пластинами П1 и П2, пятно на экране вычерчивает кривую, изображающую зависимость исследуемого напряжения от времени.
434 ДВИЖГНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТГЩ В ПОЛЯХ ГЛ. ХНН Отклонение электронного луча в осциллографе пропорционально приложенному напряжению, и поэтому электронный осциллограф представляет собой быстродействующий вольтметр, Так как электроны имеют ничтожную массу, то электронный луч практически не обладает никакой инерцией даже для очень быстро изменяющихся напряжений,.
в чем и заключается основное достоинство электронных осциллографов. В некоторых типах электронно-лучевых трубок отклонение электронного пучка производится магнитным полем. В этом случае вместо отклоняющих пластин применяют проволочные катушки, расположенные вне трубки, в непосредственной близости к ней. Развитие быстродействующей осциллографии и телевидения потребовало создания таких источников электронов, которые позволили бы получить на экране возможно меньшее пятно с максимальной интенсивностью.
Это осуществляют с помощью специальных электронно-оптических систем, получивших название электронных пушек. Второй анод Рис. 323. Типичная электронная пушка (а) и ее оптическая аналогия (б). Показатели преломления п1 < пэ < пз < п4 < пь Устройство типичной электронной пушки изображено на рис, 323 а. Она имеет накаливаемый катод и три коаксиельных цияиндра: управляющий электрод, первый анод и второй анод. Управляющий электрод имеет отрицательный потенциал относительно катода н сжимает выходящий из катода электронный пучок. Изменяя этот потенциал, можно изменять число электронов, проходящих через диафрагмы первого анода, а следовательно, регулировать интенсивность пятна на экране. Потенциал первого анода положителен относительно катода, а потенциал второго анода положителен 435 5 гвэ относительно первого анода.
управляющий электрод и первый анод н соответственно первый я второй аноды образуют две электрические линзы. Их эквипотенциальные поверхности изображены на рисунке. Регулируя потенциалы анодов, можно изменять схсдимость электронного пучка и добиться наилучшей фокусировки пятна на экране. Потенциал второго анода относительно катода определяет также конечную скорость электронов в пучке. В типовых электронно-лучевых трубках потенциал первого анода делают равным У1 =- +(250 — 500) В, а потенциал второго анода доводят до Уг =- = +(1000 — 2000) В. На рис. 323 б изображена также оптическая система из двух линз, приблизительно соответствующая рассматриваемой электронно-оптической системе. ГЛАВА ХЧП1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЭЛЕКТРОЛИТАХ 9 189.
Законы электролиза Фарадея В настошцей главе мы рассмотрим особенности электрического тока в проводниках 2-го рода — электролитах. В 3 55 мы уже говорили, что электрический ток в электролитах всегда сопровождается выделением на электродах химических составных частей электролита. Это явление было тщательно исследовано Фарадеем, который установил на опыте два основных закона электролиза. Согласно первому закону Фарадея, масса т вещества, выделившаяся на каком-либо из электродов, пропорциональна заряду (количеству электричества) о, прошедшему через электролит: пт = Ко.
(189.1) Здесь К вЂ” электрохимический эквивалент, различный для разных веществ. Он равен массе данного вещества, выделяемой при электролизе зарядом о = 1. Обычно К выражают в граммах (или килограммах) па кулон. Значения электрохимических эквивалентов для некоторых веществ приведены в табл. 15. Таблнца 15 436 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЭЛЕКТРОЛИТАХ ГЛ ХНП! Второй закон Фарадея касается величины электрохимического эквивалента. Фарадей обратил внимание на то, что электрохимические эквиваленты К различных веществ всегда пропорциональны малярной массе вещества М и обратно пропорциональны валентности У вещества. Отношение М/л называется в химии химическим эквивалентом вещества. Второй закон Фарадея утверждает, что электроеимический эквивалента прямо пропорционален химическому эквиваленту данного веи4ества: К = СМ/г.
(189.2) В этой формуле коэффициент пропорциональности С имеет одно и то же значение для всех веществ. Оба закона Фарадея можно выразить одной формулой. Подставляя выражение (189.2) для К в (189.1) и обозначая 1/С = Г, находим т=а" о. (189.3) Величина Г получила название постоянной Фарадея, Полагая в (189.3) д = Р, имеем т = М/л — количество вещества, масса которого равна химическому эквиваленту. Следовательно, если через любой электролит проходит заряд, равный постоянной Фарадея Г, то на каждом из электродов выделяется 1/л молей вещества. Опыт показывает, что Р = 96,4845 10 Кл/моль 96,5 Кл/моль.
Явление электролиза показывает, что молекулы растворенного вещества в электролитах существуют в виде положительно и отрицательно заряженных частей, но+ нов, которые под действием электрического поля движутся в противоположные стороны: положительные ионы — — к катоду, а отрицательные ионы-- — ~+» — -О+ — к аноду (рис. 324). Достигая анода, от- - -З вЂ” -~Э-~- — рицательный ион передает аноду свой Й+~ . отрицательный заряд, отчего один или несколько электронов (в зависимости Рпс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
