Страница:Радиофронт 1935 г. №16.djvu/34

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


Для НАЧИНАЮЩИХ

(Продолжение. См. «РФ» '№ 15)

А. М. Халфин

ЭЛЕКТРОН

В оптике электронов роль световых лучей играют потоки быстро летящих электрических зарядов — электронов.

Что же представляет собою электрон?

По современным представлениям электрон является самой маленькой частицей отрицательного электричества — атомом электричества. Его заряд ничтожно мал, но для всех электронов имеет одну и ту же величину:

е = 4.17 ■ 10—19 Абсолютн. электрост. единиц — — 1,59 • 10—19 кулона.

Напомним, что один кулон — практическая единица электрического заряда. Ток силою в один ампер, переносит сквозь поперечное сечеиие проводника за одну секунду как раз одни кулон электричества, т. е. 15 900 000 000 000 000 000 электронов! Вот почему при обычных электрических токах, даже в миллионы и миллиарды раз меньших, чем ампер, от нас ускользает прерывистая природа его.

Столь же мала и масса электрона. Она составляет 9,02.10 “г. Частиц с меиьшей массой в периоде не существует. Электрон имеет массу в 1 840 раз меньшую массы самого легкого атома — атома водорода. Размер его приблизительно равенЮ—13 см, т. е. примерно в сто тысяч раз меньше размеров одного атома.

Электроны входят в состав атома всякого вещества. Мы будем представлять себе электрон как мельчайший заряженный шарик, это вполне достаточно для изучения оптики электронов, хотя в сущности мы ничего не знаем о форме и «строении» электрона.

Все перечисленные свойства электрона будут играть в дальнейшем весьма существенную роль.

ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНА В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Мы знаем уже, что движение электрона в электростатическом поле можно уподобить движению шарика по какой-то сложной поверхности, помещенной в поле тяжести. Так как электрон заряжен отрицательно, то он «падает» от отрицательного потенциала к положительному.

Предположим, что электрон начинает свое дви жение в однородном поле (рис. 21) без начальной скорости. Это соответствует тому, что на модели поля (наверху рис. 21, справа) мы кладем шарик без всякого толчка. Высота модели соответствует разности потенциалов между пластинками 1 и 2 равной V вольт, а наклон ее определяется напряженностью поля Е. Как будет двигаться электрон в этом случае, совершенно очевидно. Ои будет «скатываться» по прямой, параллельной силовым линиям (перпендикулярно эквипотенциальным плоскостям).

Поставим вопрос, с какою скоростью электрон прилетит на положительно заряженную пластинку в точку а.

Проще всего подсчитать эту скорость, определив работу сил поля. Эта работа целиком превратится в кинетическую энергию движения электрона. Кинетическая энергия любого движущегося тела определяется, как известно, произведением из его массы иа половину квадрата скорости. Применяя это к нашему случаю, мы можем написать следующее равенство:

т~2 —eV,

где eV — работа сил поля; т — масса электрона: ь — его скорость; е — заряд, а V — потенциал в конце пути, где определяется скорость (предполагается, что вначале движения (в = 0 и V — 0). Отсюда легко найти, что искомая скорость

v = y

21 V

т. е. скорость электрона растет пропорционально квадратному корню из разности потенциалов поля. Каждой разности потенциалов соответствует определенная скорость, которую приобретает электрон, причем это справедливо также для случая движения в любом не только однородном поле. Кроме того скорость электрона совершенно не зависит от того пути, по которому он двигался.

Так как масса электронов очень мала, то скорости, приобретаемые ими даже при небольшой разности потенциалов, как мы увидим, очень велики. Поэтому из соображений удобства скорость электронов очень часто выражают условно прямо в вольтах, т. е. в разности потенциалов того поля, двигаясь в котором, электрон приобрел бы данную скорость.

Зависимость скорости электронов в (км/сек)