4_3 (829315), страница 4
Текст из файла (страница 4)
– трубку с двумя электродами, заполненную разреженным газом (трубка Гейсслера, при помощи которой изучался спектр свечения газа в электрическом разряде).8Плюккер Юлиус (16.VII.1801–22.V.1868) – немецкий физик, профессор нескольких немецких университетов. Независимо от М. Фарадея открыл в 1847 г. парамагнетизм кислорода. В 1859 г. установил, чтоцвет свечения газа в разряде характеризует природу этого газа, в том же году открыл катодные лучи. Обнаружил три первые спектральные линии водорода и флюоресценцию стекла трубки, в которой происходитразряд. В 1865 г. ввёл деление спектров на линейчатые и спектры с полосами.
С Г. Гейсслером сконструировал стандартный термометр.9Крукс Уильям (17.VI.1832–4.IV.1919) – английский физик и химик, с 1863 г. член Лондонского королевского общества (в 1913–1915 гг. его президент). С 1859 г. работал в собственной лаборатории. В 1879 г.создал прообраз электронной трубки, установил, что катодные лучи распространяются линейно, но могутотклоняться магнитным полем. Доказал, что разряд в вакууме создаётся потоком частиц с катода, которыепереносят энергию и импульс (1879).
Наблюдал свечение некоторых веществ под действием катодных лучей(1886). Открыл эффект сцинтилляций сернистого цинка под действием альфа-лучей (1903). Был убеждённым сторонником спиритизма.290татами Крукса стали открытие свечения некоторых веществ под действием катодных лучей (люминесценция) и установление основных закономерностей распространения катодных лучей: прямолинейное движение в вакууме и способность отклоняться магнитным полем.Вторая половина XIX в.
характеризовалась быстрым развитием электротехники и появлениемэлектрических сетей переменного тока в городах. Соответственно, требовалось создание приборадля визуализации процессов в различных электротехнических системах и измерения мгновенныхпараметров и переходных процессов в цепях переменного тока.
В этот период были созданынесколько оптико-механических конструкций, предшествовавших осциллографу. В частности,можно упомянуть осциллометр Колли10 1885 г. (предшественник современных шлейфовых осциллографов11) и магнитоэлектрический осциллоскоп Блонделя12 1893 г., которые, однако, моглиработать только с низкочастотными сигналами.В 1895 г.
Браун13 на основе трубки Крукса создал катодную трубку, получившую названиетрубки Брауна (рис. 9). В конструкции трубки Брауна использовалось отклонение электронноголуча магнитным полем по одной из координат. Отклоняющие катушки размещались в узкой частистеклянной колбы. Развёртка по другой координате производилось при помощи специальноговращающегося зеркала, проецировавшего светящуюся линию на внешний экран.Трубка Брауна использовалась и совершенствовалась многими учёными.
В 1899 г. ассистентБрауна И. Ценнек (1871–1959) ввёл электромагнитную развёртку для замены зеркала. В 1903 г.Рис. 9. Конструкция классической трубки Брауна10Колли Роберт Андреевич (25.VI.1845–2.VIII.1891) – русский физик, профессор Казанского университета. Работы в области электромагнетизма. В 1885 г. создал осциллометр – прототип современных светолучевых (шлейфовых) осциллографов.11Шлейфовый осциллограф – прибор, в котором под действием электрического сигнала происходит поворот зеркала, установленного на рамке гальванометра. Зеркало освещается внешним источником, отражённый луч изменяет положение на приёмнике (экран либо фоточувствительный материал) в зависимости отвеличины входного сигнала. Развёртка обеспечивается равномерной протяжкой приёмника.12Блондель Андре (28.VIII.1863–15.XI.1938) – французский физик, с 1913 г.
член Парижской АН, иностранный член АН СССР с 1932 г. Работы в области оптики, электромагнетизма, акустики, механики. Ввёлпонятия светового потока и освещённости. Изобрёл магнитоэлектрический осциллоскоп (1893).13Браун, Карл Фердинанд (6.VI.1850–20.IV.1918) - немецкий физик, профессор нескольких немецкихуниверситетов, с 1895 г. – профессор Страсбургского университета и директор Физического института.
В1874 г. обнаружил одностороннюю проводимость (диодный эффект) в месте контакта кристаллов и проводника. В 1895 г. на основе трубки Крукса создал катодную трубку с магнитным отклонением луча, получившую название трубки Брауна. Создал первый осциллограф в 1897 г. В 1898 г. изобрёл колебательный контурс высокой добротностью. Изобрёл несколько типов антенн.
Нобелевская премия 1909 г. совместно сГ. Маркони за работы по беспроволочной телеграфии. Некоторые свои работы (и в частности трубку Брауна) не желал патентовать принципиально, чтобы сделать их общественным достоянием.291Венельт14 поместил в трубке цилиндрический электрод (цилиндр Венельта), позволяющий менятьинтенсивность электронного луча, а соответственно и яркость свечения люминофора.
В 1906 г.сотрудники Брауна М. Дикман и Г. Глаге получили патент на использование трубки Брауна дляпередачи изображений. В 1907 г. другой его ассистент – Мандельштам15 разработал метод и схемуполучения пилообразного тока для линейной развёртки осциллограммы по оси времени. Сутьметода заключалась в том, что для развёртки использовалось только начало разрядного процессаконденсатора, когда ток является практически линейной функцией времени. В том же 1907 г.Розинг16 подал заявку на изобретение «Способ электрической передачи изображений на расстояния». Развёртка луча в трубке производилась магнитными полями, а модуляция сигнала (изменение яркости) с помощью конденсатора, который мог отклонять луч по вертикали, изменяя темсамым число электронов, проходящих на экран через диафрагму.
В 1929 г. Зворыкин17 изобрёлкинескоп – систему, использование которой привело к бурному развитию телевидения в мире.Массовое внедрение телевизионной техники началось после создания в 1931 г. Дюмонтом18 первой коммерчески успешной конструкции, обладавшей необходимой долговечностью. В дальнейшем наступила эпоха промышленного применения, в течение которой конструкции ЭЛТ постоянно совершенствовались.Электростатическая фокусировка заряженных частицФункционирование электронно-лучевых приборов невозможно понять без знания основ электронной оптики, т.
е. методов управления положением и формой электронного луча. Уравнения(1) вполне достаточно для описания движения заряженной частицы во внешних полях. Однакопрактическое применение этого уравнения требует, за исключением некоторых простейших случаев, применения численных методов решения уравнений. Тем не менее, существует простая инаглядная аналогия между движением заряженной частицы во внешнем электрическом поле ираспространением луча света в прозрачной среде с изменяющимся показателем преломления.14Венельт Артур Рудольф Бертольд (4.IV.1874–15.II.1944) – немецкий физик. В 1903 г. изобрёл цилиндрВенельта, в 1905 г.
– оксидные катоды, в 1926 г. впервые показал влияние пространственного заряда электронного луча.15Мандельштам Леонид Исаакович (4.V.1879–27.VI.1944) – советский физик, академик (с 1929), с 1902по 1914 гг. в Страсбургском университете, затем профессор в ОГУ и МГУ, с 1934 г. – также в ФИАН. Работы по оптике, радиофизике, квантовой механике. В 1907 г. показал, что рассеяние света обусловлено неоднородностью среды.
В 1926 г. открыл рассеяние Мандельштама–Бриллюэна. Совместно с Г. С. Ландсбергоми независимо от Ч. Рамана в 1928 г. открыл эффект комбинационного рассеяния света. Вместе сМ. А. Леонтовичем в 1928 г. разработал теорию прохождения частицы через потенциальный барьер (туннельный эффект). Пионер теории нелинейных колебаний. Государственная (1942) и Ленинская (1931) премии СССР.16Розинг Борис Львович (23.IV.1869–20.IV.1933) – русский физик.
Изобрёл принцип построчной развёртки изображения для телевидения (патент 1907 г.). Произвёл 9 мая 1911 г. первую публичную телевизионную передачу. Арестован в 1931 г. по «делу академиков», реабилитирован в 1957 г.17Зворыкин Владимир Козьмич (30.VII.1889–29.VII.1982) – американский инженер русского происхождения. Первые работы по электронике под руководством Б. Л. Розинга, с 1919 г.
в США. В 1923 г. получилпатент на полностью электронное телевидение, в 1929 г. изобрёл кинескоп. Изобрёл различные передающиетрубки (в том числе иконоскоп и трубку ночного видения).18Аллен Дюмонт (29.I.1901–14.XI.1965) – американский инженер и предприниматель. В 1931 г. создалпервый долговечный кинескоп, в 1938 г. его «Модель 180» стала первым электронным телевизором, проданным публике. В 1932 г. предложил флоту США устройство типа радиолокатора.292vtvnv1U1aU2ßvtvn*v2Рис. 10. К задаче о движении частицы в пространстве со скачком потенциалаРассмотрим для начала очень простую задачу о движении заряженной частицы через границудвух полупространств, на границе которых имеется скачок потенциала19.
Сразу следует оговориться, что данная задача рассматривается только для лучшего понимания аналогии между электронной и обычной оптикой, в реальном мире идеально резкой границы между областями с разным потенциалом не бывает. Пусть верхнее полупространство (рис. 10) имеет потенциал U1, анижнее – потенциал U2. Частица движется из верхнего полупространства со скоростью v1, которуюудобно разложить на нормальную компоненту vn (по отношению к границе раздела сред) и тангенциальную vτ. При прохождении через границу двух полупространств частица испытываетработу силы, направленной по нормали к этой границе. Таким образом, тангенциальная компонента скорости останется неизменной, а нормальная компонента получит приращение, величина изнак которого зависят от разности потенциалов.
Далее запишем очевидное геометрическое соотношение:v1 ⋅ sin α = v2 ⋅ sin β ,(23)где v1 и v2 – скорость частицы до и после границы раздела, а α и β могут быть по аналогии с обычной оптикой названы углами падения и преломления. Если считать, что частица была рождена вточке с нулевым потенциалом (т. е. величина скорости частицы определяется локальным значением потенциала), то выражение (23) может быть переписано в следующем виде:sin α= U 2 U1 .sin β(24)Равенство (24) совпадает с традиционной формулировкой закона преломления света в классической оптике.
Как видно, в данном случае роль коэффициента преломления играет квадратныйкорень из значения потенциала в данной точке.Полученный результат легко можно обобщить на случай электростатического поля произвольной конфигурации. Как и в обычной оптике, движение частицы в пространстве с неоднороднымэлектрическим потенциалом будет плавно изменяющейся траекторией, подобной распростране19Эта задача и последующее рассмотрение аналогии обычной и электронной оптики приводятся по материалу, изложенному в [1].293нию светового луча в среде с неоднородным коэффициентом преломления (значение которого вэтой аналогии пропорционально квадратному корню из потенциала в данной точке).Рассмотренная аналогия является простой и наглядной и позволяет понять принципы работыустройств электронной оптики и достаточно сложных электронно-оптических систем, напримерэлектронного микроскопа или осциллографической трубки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
