Номер 4, страница 322 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

4. Как устроена электронно-лучевая трубка?

3. Что называется работой выхода?

Работой выхода называется минимальная энергия, которую необходимо сообщить электрону, чтобы он покинул поверхность твердого тела (например, металла) и оказался в вакууме в непосредственной близости от поверхности.

В металлах электроны проводимости удерживаются внутри за счет сил электростатического притяжения к положительно заряженным ионам кристаллической решетки. Чтобы вырвать электрон из металла, необходимо совершить работу против этих сил. Эта работа и есть работа выхода. Величина работы выхода зависит от химической природы вещества, а также от состояния его поверхности (наличия примесей, окисной пленки, кристаллической структуры).

Работа выхода является фундаментальной характеристикой вещества, играющей ключевую роль в таких явлениях, как термоэлектронная эмиссия и фотоэлектрический эффект. В уравнении Эйнштейна для фотоэффекта работа выхода $A_{вых}$ связывает энергию падающего фотона $h\nu$ с максимальной кинетической энергией вылетевшего электрона $E_{к,макс}$:

$h\nu = A_{вых} + E_{к,макс}$

Работа выхода обычно измеряется в электрон-вольтах (эВ).

Ответ: Работой выхода называют минимальную энергию, необходимую для удаления электрона с поверхности твердого тела или жидкости в вакуум.

4. Как устроена электронно-лучевая трубка?

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) — это вакуумный электронный прибор, предназначенный для преобразования электрических сигналов в видимое изображение. Она состоит из нескольких основных частей, заключенных в герметичную стеклянную колбу, из которой откачан воздух.

Основные компоненты ЭЛТ:

1. Электронная пушка — источник узкого пучка электронов. В её состав входят:
• Катод — электрод, который при нагревании (обычно нитью накала) испускает электроны (явление термоэлектронной эмиссии).
• Управляющий электрод (модулятор) — цилиндр с отверстием, окружающий катод. Потенциал на нем относительно катода регулирует количество проходящих электронов, то есть яркость свечения точки на экране.
• Система анодов — несколько электродов с высоким положительным напряжением. Они ускоряют электроны и формируют (фокусируют) их в тонкий луч. Эта система работает как электронная линза.

2. Отклоняющая система — управляет положением электронного луча, заставляя его перемещаться по экрану. Существует два типа систем:
• Электростатическая: состоит из двух пар взаимно перпендикулярных пластин. Напряжение, подаваемое на одну пару, отклоняет луч по вертикали, а на другую — по горизонтали.
• Электромагнитная: состоит из двух пар катушек (отклоняющих катушек), расположенных снаружи на горловине трубки. Ток, протекающий через катушки, создает магнитные поля, которые отклоняют электронный луч.

3. Экран — широкая часть колбы, покрытая изнутри слоем люминофора. Люминофор — это вещество, которое светится при попадании на него быстрых электронов. В цветных ЭЛТ используются три типа люминофоров (для красного, зеленого и синего цветов).

4. Стеклянная колба — имеет сложную форму (воронкообразную) и обеспечивает глубокий вакуум внутри, чтобы электроны могли беспрепятственно лететь от катода к экрану.

Ответ: Электронно-лучевая трубка — это вакуумная стеклянная колба, содержащая электронную пушку для создания пучка электронов, отклоняющую систему для управления его положением и флуоресцентный экран, который светится под действием электронного луча.

5. Каким образом осуществляется управление

Управление электронным пучком в электронно-лучевой трубке осуществляется по трем основным параметрам: интенсивности, фокусировке и положению.

1. Управление интенсивностью (яркостью): Осуществляется путем изменения напряжения на управляющем электроде (модуляторе) относительно катода. Чем более отрицателен потенциал модулятора, тем меньше электронов из эмитируемых катодом сможет его преодолеть и попасть в ускоряющее поле анодов. Это уменьшает ток луча и, соответственно, яркость светящейся точки на экране.

2. Управление фокусировкой: Достигается путем изменения напряжения на одном из анодов (фокусирующем аноде). Электрическое поле между анодами действует как электронная линза. Изменяя потенциал фокусирующего анода, можно менять фокусное расстояние этой линзы и добиваться того, чтобы электронный луч сходился в очень маленькую точку точно на поверхности экрана.

3. Управление положением (отклонением): Осуществляется отклоняющей системой.
• В системе с электростатическим отклонением на пары вертикально и горизонтально отклоняющих пластин подаются управляющие напряжения. Электрическое поле между пластинами отклоняет пролетающие сквозь него электроны. Величина и полярность напряжения определяют величину и направление смещения луча.
• В системе с электромагнитным отклонением через отклоняющие катушки пропускается управляющий ток. Создаваемое им магнитное поле по закону силы Лоренца воздействует на движущиеся электроны, отклоняя их. Изменяя ток в горизонтальной и вертикальной парах катушек, можно направить луч в любую точку экрана.

Ответ: Управление осуществляется изменением электрических потенциалов на электродах: яркость — напряжением на управляющем электроде, фокусировка — напряжением на фокусирующем аноде, а положение луча на экране — напряжением на отклоняющих пластинах (электростатическое управление) или силой тока в отклоняющих катушках (электромагнитное управление).