Физика для любознательных. Том 3. Электричество и - Страница 76

К оглавлению

76

Современная органическая химия далеко ушла от таких простых веществ, как спирт, уксусная кислота и т. п. Она занимается анализом и синтезом, раскрывает формулы соединений и создает их в лаборатории. Она дает нам растворители, красители, мыло, пластмассы, лекарства и другие полезные вещества с молекулярным весом, достигающим сотен и даже тысяч. Ученые видят успехи органической химии не только в обилии полученных ею соединений, но также в блестящем подтверждении логики ее аргументации, которая скрывается за проделанной работой. Сейчас органическая химия занимается белками пищи и живой материи с молекулярным весом, доходящим до 35 000. Состав этих белков уже известен, так что можно написать для них общую формулу, но работа по разгадке архитектуры их структурных формул еще продолжается.

Часть V
АТОМЫ И ЯДРА

«Атомная физика», физика нашего столетия, — сложная наука. Здесь знания накапливаются сразу в нескольких различных направлениях исследований, каждое из которых критикует другие и помогает им. Не существует поэтому логической последовательности глав А, Б, В… которая бы просто и последовательно изложила историю развития знания или позволила обо всем сразу получить ясное представление. Глава В требует предварительного разъяснения в главе А, но в то же время и сама проливает свет на некоторые вопросы, не получившие объяснения в главе А; некоторые из этих проблем потребуется еще раз осветить в главах Г и Д. Мораль: прочитайте этот раздел дважды — при втором прочтении вы увидите в нем больше смысла.

Вздумай автор упомянуть все важные вопросы, ему пришлось бы заполнить эту часть книги информацией, не получившей объяснения, и она стала бы похожей на коллекцию марок. Чтобы не подрывать таким образом репутацию науки, мы предпочли выбрать лишь некоторые темы для тщательной проработки с тем, чтобы читатель уяснил основные представления изучаемой области знаний. Поступая так, некоторые важные проблемы мы рассмотрим достаточно полно, в определенных случаях подходя к рубежам современной науки, и тогда читатель сам сможет исследовать другие области путем самостоятельного чтения книг, уже написанных, и тех, которые будут написаны в будущем.

Вводные задачи к главе 36

...

Задача 1. Простейшая электронная пушка

Электронная пушка — это устройство для создания пучка электронов (обычно быстродвижущихся). Эти электроны, которые, как мы предполагаем, все одинаковы, очень малы (масса 1/1840 массы атома водорода) и отрицательно заряжены (—1,6∙10 кулон); их можно затем использовать для получения телевизионных изображений и графиков на экранах осциллографов, для бомбардировки мишеней при проведении атомных исследований и т. д. В этой задаче обсуждается устройство таких пушек. Источники тока, недостающие на схеме, добавьте сими (см. задачи к гл. 32 и 33).

Электронная пушка состоит из источника электронов, которым является горячий катод С, накаляемый подогревателем НН, диафрагмы М, через которую электроны вылетают. Кроме того, во многих случаях добавляются управляющие пластины или сетка G (фиг. 1).



Фиг. 1. К задаче 1.


...

а) Катод необходимо нагреть, чтобы с него начали испаряться электроны в достаточном количестве.

б) Чтобы на выходе из пушки двигаться достаточно быстро, электроны должны быть ускорены большой разностью потенциалов. Она обеспечивается батареей (или эквивалентным ей источником), которая создает электрическое поле, направленное вдоль пучка, чтобы ускорить электроны на пути от катода к выходному отверстию в диафрагме.

в) Когда такой стремительный поток несется от катода к диафрагме пушки, то ее конструкция перегревается за счет выделения тепла при потере кинетической энергии многочисленными электронами, которые останавливаются и поглощаются стенками, не сумев проскочить в выходное отверстие. Чтобы избежать этого, между С и G прикладывается небольшое тормозящее поле. Тогда лишь небольшая часть потока проникает дальше G и затем ускоряется.

г) Для «отклонения» электронного пучка вверх или вниз между пластинами Р и Р' прикладывается вертикальное электрическое поле. Все эти электрические поля можно создавать, подключая в соответствующих точках источники нужного напряжения.

Перечертите эскиз, добавив батареи во всех местах, где они требуются, учитывая следующие, достаточно типичные требования:

а) спиралька, подогревающая катод, потребляет 5 а и имеет сопротивление 2 ом;

б) для ослабления потока лучше использовать напряжение 12 в;

в) разгон потока до необходимой скорости требует напряжения порядка 2000 в;

г) для системы отклонения пучка между пластинами Р и Р' нужно приложить 40 в, если расстояние между ними 0,02 м.

Не забудьте убедиться, что полюса батарей подключены с учетом того факта, что электроны заряжены отрицательно (поставьте на полюсах + и —). Поле между Р и Р' должно отклонять электроны вверх.


Задача 2. Отклонение пучка

Пучок электронов выходит из электронной пушки и движется вдоль длинной трубки. Пластины Р и Р', соединенные с батареей, как показано на фиг. 2, создают электрическое поле.


76