POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT FIZYKI	Sprawozdanie z ćwiczenia nr 50
	Temat: Badanie ruchu elektronów w lampie oscyloskopowej.
	Data:	Ocena:

WSTĘP :

Lampa oscyloskopowa jest urządzeniem służącym do wizualizacji procesów elektrycznych. Działanie jej opiera się na następujących procesach fizycznych :

1. Emisja termiczna elektronów z katody.

2. Przyspieszanie elektronów za pomocą pola elektrycznego.

3. Wytwarzanie zogniskowanej wiązki elektronów.

4. Odchylanie wiązki elektronów w poprzecznym polu elektrycznym.

5. Uwidocznienie śladu wiązki na ekranie fluoryzującym w postaci plamki świetlnej.

Praca lampy oscyloskopowej jest podobna do pracy zwykłej lampy elektronowej. Układ emitujący wiązkę elektronów składa się z katody pokrytej warstwa specjalnych tlenków, które pod wpływem temperatury (uzyskiwanej z grzejnika katody - żarnika) emituje chmurę elektronów swobod-nych. Elektrony te są przyciągane przez dodatni potencjał na anodzie. Ta jednak ma po środku otwór przez który przyspieszone elektrony przechodzą. W ten sposób powstaje wiązka elektronów. Należy jeszcze dodać, ze pomiędzy katoda a anoda (ściślej dwiema anodami) znajduje się specjalny cylinder zwany cylindrem Wehnelta. Podłączony jest on do ujemnego, regulowanego potencjału i jego funkcja jest zmiana natężenia wiązki elektronów docierających do anody, a przez to zmiana jasności świecenia plamki na ekranie lampy oscyloskopowej. Anody elektronów dwie ponieważ układ ten ma na celu zmianę stopnia zogniskowania wiązki elektronów, a przez to zmianę ostrości plamki na ekranie. Druga anoda (licząc w kolejności od katody) jest zasilana stałym potencjałem dodatnim (ma kształt tarczy z otworem), pierwsza natomiast jest specjalnym cylindrem i dodatni potencjał może ulęgać zmianom na niej, jest regulowany z zewnątrz przez co zmienia się ostrość plamki na ekranie. Energia elektronów wylatujących z katody po przejściu całego układu ogniskującego jest równa:

2

mv gdzie: m - masa elektronu

----- = eU v - prędkość w chwili opuszczania całego układu,

2 e - ładunek elektronu,

U - napięcie pomiędzy anoda i katoda.

Rozpędzony do prędkości v elektron wchodzi w dwa poprzeczne pola elektryczne wytworzone przez równolegle okładki (płytki odchylające). elektronów dwie pary płytek odchylania poziomego (ustawione pionowo) i odchylania pionowego (ustawione poziomo). Analizę ruchu elektronów przeprowadza się tak samo dla płytek poziomych jak i pionowych, w związku z tym przeprowdze ja tylko dla jednej pary.

Do pary płytek równoległych przyłożono różnice potencjałów U. Długość płytek w kierunku osi lampy wynosi l , a ich odległość wzajemna d. Stad możemy powiedzieć, ze siła prostopadła do osi lampy odchylająca elektron od prostoliniowego ruchu jest równa co do wartości:

U

F = de = e ---

d

Stosując analogiczne wzory kinematyki jak dla rzutu poziomego możemy napisać wzór na wychylenie elektronu względem osi lampy oscyloskopowej:

2

Fl

x = -----

2

2mv

Zbierając te wszystkie wiadomości do kupy możemy wyprowadzić ogólny wzór na odchylenie wiązki elektronów widocznej na ekranie lampy:

Uy*l l gdzie: Uy - napięcie przyłożone do płytek odchylających,

y =- ------- * (--- + L) U - napięcie pomiędzy anoda a katoda,

U*2*d 2 l - długość płytek odchylających w kierunku osi lampy,

L - odległość płytek od środka ekranu lampy,

d - odległość pomiędzy płytkami.

Widać z ad ciekawa zależności, tzn. odchylenie jest wprost proporcjonalne do napięcia przyłożonego do płytek odchylających (zakładając stałość napięcia pomiędzy anoda i katoda czyli napięcia przyśpieszającego). Ta linowa zależność jest właśnie podstawowa tak pożyteczną cecha lampy oscyloskopowej. Możemy w związku z tym zapisać:

x = Cx*Ux y = Cy*Uy gdzie: Cx - stała lampy dla płytek odchylających poziomych,

Cy - stała lampy dla płytek odchylających pionowych.

WNIOSKI:

Lampa oscyloskopowa jest bardzo dobrym urządzeniem pozwalającym na wizualizacje procesów głownie elektrycznych. Jej dokładność pomiarowa jest, ze względu na znaczne rozmiary plamki świetlnej w stosunku do mierzonych wychyleń i jej nieostrosci, mała. Poważna zaleta lampy oscyloskopowej jest jej liniowa zależność napięcia odchylającego od wychylenia plamki. Obecnie rożnego rodzaju oscyloskopy zbudowane właśnie w oparciu o lampę oscyloskopowa elektronów podstawowymi urządzeniami do obserwacji rożnego rodzaju zjawisk i procesów. Pewna odmianę lampy oscyloskopowej gdzie płytki odchylania zastąpiono cewkami magnetycznymi spotykamy w każdym domu. Jest to lampa kineskopowa (popularnie - kineskop) wbudowana w każdy telewizor.

---