Kolikšna mora biti napetost med katodo in anodo, da bo pospešila elektrone do hitrosti

Odprt katodni zaslon. Katodna cev je v rdečem okvirju.
Napetost na katodni cevi
Kolikšna mora biti napetost med katodo in anodo, da bo pospešila elektrone do hitrosti
Odprt katodni zaslon. Katodna cev je v rdečem okvirju.
Odlično! Odgovor je pravilen.
Iz hitrosti lahko izračunamo kinetično energijo elektrona
in iz zveze
lahko izračunamo potrebno napetost.
Težji, a vseeno pravilen postopek je, da izračunamo preko kinematike.
Vzamemo anodo in katodo kot plošči kondenzatorja. Nanju priključimo dano napetost
Opomba: Navedena hitrost je 10 % svetlobne hitrosti, zato smemo uporabiti klasičen približek namesto relativističnega računa. V resnici so hitrosti nekoliko večje in potrebno je uporabiti relativistične zveze.
Žal narobe. Naloga dopušča 1 % odstopanje.
Hitrost je povezana z gibalno količino in kinetično energijo. Ali lahko tudi napetost povežemo s katero od teh količin?
Naloge se lahko lotimo z dinamiko. Vzemimo, da sta katoda in anoda plošči kondenzatorja. Elektron je na začetku pri anodi, na kondenzator pa damo navedeno napetost. Ustvari se električno polje. Zdaj imamo elektron v električnem polju. Izračunajte, do katere hitrosti se pospeši. Naj vas ne moti, če naletite na podatke, ki niso podani. Najbrž se pokrajšajo.
Žal narobe.
Pravilen rezultat je
U =
Nalogo lahko rešimo s pomočjo energij: Iz hitrosti lahko izračunamo kinetično energijo elektrona
in iz zveze
lahko izračunamo potrebno napetost.
Nalogo lahko rešimo s kinematiko: Vzamemo anodo in katodo kot plošči kondenzatorja. Nanju priključimo dano napetost
Opomba: Navedena hitrost je 10 % svetlobne hitrosti, zato smemo uporabiti klasičen približek namesto relativističnega računa.
V katodnem zaslonu sliko proizvajajo fosforji, ki sevajo rdečo, modro ali zeleno svetlobo, ko nanje priletijo elektroni s primerno energijo.
Fosforji (an.: phosphors) (to ni element fosfor (an.: phosphorus)) so spojine, ki so fosforescentne. Za vsako barvo uporabljajo drugačen fosfor. YVO4,Eu3 -> rdeča, ZnS:Cu -> zelena, ZnS:Ag -> modra. Opazimo, da ironično nobena od spojin ne vsebuje fosforja.
!!!!!
Elektroni v katodni cevi morajo imeti vsaj energijo fotonov, ki jih fosforji sevajo, sicer sevanja ne bi mogli vzbuditi. Energija fotona je neposredno povezana s frekvenco elektromagnetnega valovanja (v našem primeru vidne svetlobe), ki mu foton pripada.
kjer je
Energija vidnega fotona (fotona z energijo, ki ustreza valovni dolžini v vidnem spektru svetlobe).
je torej
Privzeti smemo, da lahko računamo nerelativistično (ni treba upoštevati posebne teorije relativnosti).