Fasci di elettroni: ecco come funzionano i televisori a tubo, i tubi a ombra incrociata, ecc
Anche se i vecchi televisori a tubo non sono più comuni, il loro funzionamento con fasci di elettroni è particolarmente interessante. In questo articolo sveliamo cos'è un fascio di elettroni, come si diffonde nello spazio e come viene utilizzato nei televisori.
Fasci di elettroni nei tubi a croce d'ombra
Un fascio di elettroni è un fascio di elettroni che viene rilasciato da un catodo caldo e accelerato da un campo elettrico. Ma come funziona in dettaglio?
- Il fisico Sir William Crookes ha inventato il tubo a croce d'ombra per scoprire come si comportano i fasci di elettroni. È costituito da un tubo di vetro evacuato con un catodo caldo su un lato, che è eccitato. Un po 'più lontano dal catodo caldo c'è un anodo anulare. C'è una croce d'ombra più indietro nel cilindro. Alla fine, uno strato fluorescente viene applicato sul vetro.
- C'è un filamento nel catodo caldo, a cui viene applicata una bassa tensione alternata. Questo fa brillare il filamento, facendo staccare gli elettroni e formare una "nuvola di elettroni". C'è un cilindro Wehnelt caricato negativamente attorno al filamento che focalizza il fascio di elettroni. L'anodo a forma di anello è caricato positivamente. Questo attira e accelera gli elettroni dal catodo caldo. Sparano attraverso l'anello dell'anodo come un fascio di elettroni.
- La croce dell'ombra è radicata: tutti gli elettroni che la colpiscono vengono rimossi. Tutti i raggi di elettroni che non sono intercettati dalla croce d'ombra fanno brillare lo strato fluorescente.
- È sorprendente che l'ombra della croce creata dalla luce dal filamento assomigli esattamente all'ombra della croce causata dai raggi di elettroni sullo strato fluorescente. Da ciò si può dedurre che gli elettroni si diffondono nello spazio libero dal campo in una linea retta come la luce e non vengono deviati quando sorvolano una croce di metallo non caricata.
- In un altro esperimento, il barattolo di vetro fu riempito di neon in modo che il fascio di elettroni fosse visibile e due piastre di condensatori fossero attaccate all'interno. Fu sorprendente qui che la deflessione del fascio di elettroni nella direzione della piastra positiva aumentava all'aumentare della tensione della piastra, ma diminuiva nuovamente all'aumentare della tensione di accelerazione.
- Conclusione degli esperimenti: i raggi di elettroni possono essere influenzati sia da campi magnetici che elettrici.
Ecco come funziona una TV a tubo
Uno schermo a tubo è simile a un tubo a croce d'ombra. C'è anche una pistola elettronica all'estremità, costituita da un catodo (nel cilindro di Wehnelt) e un anodo.
- Tuttavia, più avanti nella televisione (fuori dal tubo) c'è una coppia di bobine disposte verticalmente e orizzontalmente. La coppia di bobine disposte verticalmente determina la deflessione orizzontale e viceversa. Il vantaggio delle bobine è che - diversamente dalle piastre del condensatore - il fascio di elettroni può anche essere guidato con precisione nell'area del bordo.
- C'è uno speciale strato fluorescente sulla parte anteriore del televisore che si illumina non appena viene bombardato da elettroni. Quella era la configurazione per un classico televisore in bianco e nero.
- Con i televisori a colori, non esiste solo una pistola elettronica, ma tre. C'è anche una maschera d'ombra proprio davanti allo schermo. C'è una pistola elettronica separata per ogni colore (rosso, verde, blu). Lo schermo è composto da molti punti rossi, verdi e blu in modo che ogni cannone elettronico possa colpire i propri pixel di colore. La maschera d'ombra assicura che, ad esempio, la pistola elettronica per i pixel blu non accenda accidentalmente un pixel rosso.
- Le tensioni del dente di sega vengono applicate alle bobine in modo che il raggio venga spinto lentamente da sinistra a destra e quindi salti rapidamente al punto di partenza. Si sposta anche un po 'in basso per riga e torna all'inizio alla fine. Per evitare lo sfarfallio, i colori sono controllati in momenti diversi in modo che, ad esempio, solo l'angolo superiore non sia illuminato a volte.
Nel prossimo consiglio pratico, ti daremo un'introduzione alla fisica quantistica.