الفعل الكهرحراريّ وراسم الاهتزاز الإلكترونيّ

نسخّن سلكاً معدنيّاً، الكتاب، الصفحة 214. تكتسب بعض الإلكترونات الحرّة قرب السطح طاقةً تزيد من سرعتها وحركتها العشوائيّة، فينطلق بعضها من ذرّات السطح، ويكتسب سطح المعدن شحنةً موجبة. وباستمرار التسخين يزداد خروج الإلكترونات وتزداد شحنة المعدن، فيزداد جذبه للإلكترونات المنطلقة، حتّى يتساوى في لحظةٍ ما عدد الإلكترونات المنطلقة مع عدد العائدة إلى السطح، فتتشكّل حول السلك سحابةٌ إلكترونيّة كثافتها ثابتة.

تذكّر: «الفعلُ الكهرحراريُّ هو انتزاعُ إلكتروناتٍ حرّةٍ من سطحِ معدنٍ بتسخينِه إلى درجةِ حرارةٍ مُناسبة.» الكتاب، الصفحة 214.

اكتشف الظاهرة توماس أديسون حين لاحظ أنّ الهواء المحيط بسلك المعدن المتوهّج صار ناقلاً. وإذا طبّقنا حقلاً كهربائيّاً خارجيّاً لم تعد الإلكترونات إلى سطح المعدن، بل تتحرّك في الحقل نحو المصعد، فيُسهم ذلك في إصدار إلكتروناتٍ جديدة، وتتسارع الإلكترونات مكوّنةً حزمةً إلكترونيّة. ويزداد عدد الإلكترونات المنتزعة في الثانية كلّما قلّ الضغط المحيط بالسطح، وكلّما ارتفعت درجة حرارة المعدن.

يتألّف راسم الاهتزاز الإلكترونيّ من أنبوبٍ زجاجيّ متين يتحمّل الضغط، أسطوانيٍّ ضيّقٍ في بدايته، ومخروطيٍّ متّسعٍ في نهايته، ومخلًّى من الهواء. وفيه ثلاثة أقسام: المدفع الإلكترونيّ، والجملة الحارفة، والشاشة المتألّقة. الكتاب، الصفحة 215.

يتألّف المدفع الإلكترونيّ من: 1. المهبط: صفيحةٌ معدنيّة يُطبّق عليها توتّرٌ سالب، تُصدر إلكتروناتٍ بالفعل الكهرحراريّ، وتُسخَّن تسخيناً غير مباشر بسلك تنغستين يمرّ فيه تيّارٌ متواصل. 2. شبكة وهلت: أسطوانةٌ تحيط بالمهبط في قاعدتها ثقبٌ ضيّق، توصل بتوتّرٍ سالبٍ قابلٍ للتغيير. 3. مصعدان يسرّعان الحزمة على مرحلتين: الأولى بين الشبكة والمصعد الأوّل بتوتّرٍ عالٍ موجبٍ قابلٍ للتغيير، والثانية بين المصعدين بتوتّرٍ عالٍ موجبٍ ثابت.

تذكّر: لشبكة وهلت دورٌ مزدوجٌ لضبط الحزمة الإلكترونيّة، الكتاب، الصفحة 215: «تجميعُ الإلكتروناتِ الصّادرةِ عن المهبطِ في نقطةٍ تقعُ على محورِ الأنبوب»، و«التّحكُّمُ بعددِ الإلكتروناتِ النّافذةِ من ثقبِها من خلالِ تغييرِ التّوتّرِ السّالبِ المُطبَّقِ على الشّبكةِ ممّا يغيّرُ من شدّةِ إضاءةِ الشّاشة».

انتبه: 🚨 شبكة وهلت لا تُصدر الإلكترونات ولا تسرّعها ولا تحرفها: الإصدار من المهبط، والتسريع من المصعدين، والحرف من الجملة الحارفة. دورها الضبط: التجميع والتحكّم بالإضاءة.

تتألّف الجملة الحارفة، الكتاب، الصفحة 215، من مكثّفةٍ مستويةٍ لبوساها أفقيّان، حقلها الكهربائيّ شاقوليّ فتحرف الحزمة شاقوليّاً، ومكثّفةٍ مستويةٍ لبوساها شاقوليّان، حقلها أفقيّ فتحرف الحزمة أفقيّاً. وانحراف الإلكترون بين لبوسين مرّ في درس انتزاع الإلكترونات وتسريعها: مساره جزءٌ من قطعٍ مكافئ. ويمكن أن نستخدم بدل الصفائح زوجين من الوشائع، أحدهما أفقيّ والآخر شاقوليّ.

وتتألّف الشاشة المتألّقة من طبقةٍ سميكة من الزجاج، وطبقةٍ رقيقة ناقلة من الغرافيت، وطبقةٍ رقيقة من مادّةٍ متألّقة هي كبريت الزنك. وتغطّى الشاشة من الداخل بوريقةٍ من الألمنيوم لا يتجاوز ثخنها بضعة ميكرونات: تسمح للإلكترونات المسرَّعة بالعبور فتصطدم بالمادّة المتألّقة، وتعكس الضوء الذي تُصدره هذه المادّة إلى خارج الأنبوب. ويُطلى الأنبوب من الداخل بطبقةٍ من الغرافيت تحمي الحزمة من الحقول الخارجيّة، وتعيد الإلكترونات التي سبّبت التألّق إلى المصعد فتُغلق الدارة. الكتاب، الصفحتان 215 و216.

يُستخدم راسم الاهتزاز، الكتاب، الصفحة 216، في دراسة الحركات الدوريّة السريعة كالتيّارات المتناوبة والاهتزازات الصوتيّة، إذ يُظهر تحوّلات التوتّر بتابعيّة الزمن على شكل منحنٍ بيانيّ له تواتر الحركة المدروسة نفسه. ويمكن للجهاز قياس فرق الكمون المستمرّ أو المتناوب بواسطة الشاشة المقسّمة إلى تدريجاتٍ مناسبة. ويُستخدم أيضاً في أجهزة الاستقبال التلفزيونيّة، حيث تُستبدل بالمكثّفات وشائع تحريضيّة تقوم بالعمل ذاته، وفي التكبير مثل المجهر الإلكترونيّ، وفي أجهزة الرادار.

انتبه: 🚨 ينصح الكتاب، الصفحة 218، بعدم تقريب المغناطيس من شاشة التلفزيون في أثناء تشغيلها. السبب ممّا مرّ في الأشعّة المهبطيّة: الحزمة إلكتروناتٌ متحرّكة، فيحرفها الحقل المغناطيسيّ عن مكانها على الشاشة.