Σήμερα η προσοχή εστιάζεται στη θερμινική εκπομπή. Παραλλαγές του ονόματος της επίδρασης, της εκδήλωσής της στο μέσο και στο κενό θεωρούνται. Εξετάζονται τα όρια θερμοκρασίας. Υπολογίζονται τα εξαρτώμενα εξαρτήματα της πυκνότητας ρεύματος κορεσμού των θερμινικών εκπομπών.
Ονόματα της επίδρασης της θερμιονικής εκπομπής
Ο όρος "θερμινική εκπομπή" έχει άλλα ονόματα. Με τα ονόματα επιστημόνων που ανακάλυψαν και διερεύνησαν για πρώτη φορά αυτό το φαινόμενο, ορίζεται ως το φαινόμενο Richardson ή το φαινόμενο Edison. Έτσι, αν κάποιος συναντήσει αυτές τις δύο φράσεις στο κείμενο ενός βιβλίου, πρέπει να θυμηθεί ότι ο ίδιος φυσικός όρος είναι σιωπηρός. Η σύγχυση προκλήθηκε από τη διαφωνία μεταξύ των δημοσιεύσεων εγχώριων και ξένων δημιουργών. Οι σοβιετικοί φυσικοί προσπάθησαν να δώσουν νόμους στους επεξηγηματικούς ορισμούς.
Ο όρος "θερμιονική εκπομπή" περιέχει την ουσία του φαινομένου. Το άτομο που βλέπει αυτή τη φράση στη σελίδα καταλαβαίνει αμέσως ότι μιλάμε για την εκπομπή θερμοκρασιών των ηλεκτρονίων, παραμένει μόνο στα παρασκήνια, ότι αυτό συμβαίνει χωρίς να αποτύχει στα μέταλλα. Αλλά για αυτό, υπάρχουν ορισμοί για να αποκαλύψουν λεπτομέρειες. Στην ξένη επιστήμη, είναι πολύ ευαίσθητα στην υπεροχή και τα πνευματικά δικαιώματα. Ως εκ τούτου, ένας επιστήμονας που ήταν σε θέση να διορθώσει κάτι λαμβάνει ένα ονομαστικό φαινόμενο, και φτωχοί μαθητές θα πρέπει πραγματικά να απομνημονεύσουν τα ονόματα των ανακαλύπτων από την καρδιά, και όχι μόνο την ουσία του αποτελέσματος.
Προσδιορισμός των θερμινικών εκπομπών
Το φαινόμενο της θερμιονικής εκπομπής είναι ότι τα ηλεκτρόνια προέρχονται από μέταλλα σε υψηλή θερμοκρασία. Έτσι, ο θερμαινόμενος σίδηρος, κασσίτερος ή υδράργυρος είναι η πηγή αυτών των στοιχειωδών σωματιδίων. Ο μηχανισμός βασίζεται στο γεγονός ότι στα μέταλλα υπάρχει μια ειδική σύνδεση: το κρυσταλλικό πλέγμα των θετικά φορτισμένων πυρήνων είναι, ως έχει, μια κοινή βάση για όλα τα ηλεκτρόνια που σχηματίζουν ένα σύννεφο μέσα στη δομή.
Έτσι, ανάμεσα στα αρνητικά φορτισμένα σωματίδια που βρίσκονται κοντά στην επιφάνεια, θα υπάρχουν πάντα εκείνα που έχουν αρκετή ενέργεια για να αφήσουν τον όγκο, δηλαδή να ξεπεράσουν το πιθανό φράγμα.
Θερμοκρασία εκπομπής θερμότητας
Λόγω του μεταλλικού δεσμού, θα υπάρχουν ηλεκτρόνια κοντά στην επιφάνεια οποιουδήποτε μετάλλου που έχουν αρκετές δυνάμεις για να ξεπεράσουν το πιθανό φράγμα εξόδου. Ωστόσο, λόγω της ίδιας διασποράς των ενεργειών, ένα σωματίδιο μόλις ξεσπά μακριά από την κρυσταλλική δομή, ενώ το άλλο απογειώνεται και ταξιδεύει σε κάποια απόσταση, ιονίζοντας το μέσο γύρω από αυτό. Προφανώς, όσο περισσότερο κελίνο στο μέσο, τόσο περισσότερα ηλεκτρόνια αποκτούν την ικανότητα να αφήνουν τον όγκο του μετάλλου. Έτσι, τίθεται το ερώτημα ποια είναι η θερμοκρασία της θερμιονικής εκπομπής. Η απάντηση δεν είναι απλή και θα εξετάσουμε τα κατώτερα και τα ανώτερα όρια της ύπαρξης αυτού του αποτελέσματος.
Όρια θερμοκρασίας θερμοδοντικής εκπομπής
Η σύνδεση θετικών και αρνητικών σωματιδίων στα μέταλλα έχει μια σειρά χαρακτηριστικών, μεταξύ των οποίων υπάρχει μια πολύ πυκνή κατανομή ενεργειών. Τα ηλεκτρόνια, που είναι φερμιόνια, καταλαμβάνουν το καθένα τη δική τους εξειδικευμένη ενέργεια (σε αντίθεση με τα μποζόνια, που μπορούν να είναι όλα σε ένα κράτος). Παρόλα αυτά, η διαφορά μεταξύ τους είναι τόσο μικρή ώστε το φάσμα μπορεί να θεωρηθεί συνεχές, παρά διακριτικό.
Με τη σειρά του, αυτό οδηγεί σε υψηλή πυκνότητα καταστάσεων ηλεκτρονίων στα μέταλλα.Ωστόσο, ακόμα και σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, κοντά στο απόλυτο μηδέν (ανάκληση, αυτό είναι μηδέν Κελβίνιο, ή περίπου μείον διακόσια εβδομήντα τρεις βαθμούς Κελσίου), θα υπάρχουν ηλεκτρόνια με υψηλότερη και χαμηλότερη ενέργεια, αφού όλα αυτά δεν μπορούν ταυτόχρονα να βρίσκονται στην κατώτερη κατάσταση. Αυτό σημαίνει ότι κάτω από ορισμένες συνθήκες (λεπτό φύλλο), πολύ σπάνια η εξαγωγή ηλεκτρονίων από μέταλλο θα παρατηρηθεί ακόμα και σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Έτσι, μια τιμή κοντά στο απόλυτο μηδέν μπορεί να θεωρηθεί ως το κατώτερο όριο της θερμοκρασίας της θερμιονικής εκπομπής.
Στην άλλη πλευρά της κλίμακας θερμοκρασίας είναι το τήγμα του μετάλλου. Σύμφωνα με τα φυσικοχημικά δεδομένα, για όλα τα υλικά αυτής της κατηγορίας αυτό το χαρακτηριστικό είναι διαφορετικό. Με άλλα λόγια, δεν υπάρχουν μέταλλα με το ίδιο σημείο τήξης. Υπό κανονικές συνθήκες, ο υδράργυρος ή το υγρό περνάει από την κρυσταλλική μορφή του, ακόμη και σε μείον τριάντα εννέα βαθμούς Κελσίου, ενώ το βολφράμιο - στα τρια και μισό χιλιάδες.
Ωστόσο, όλα αυτά τα όρια σχετίζονται με ένα πράγμα - το μέταλλο παύει να είναι ένα στερεό. Αυτό σημαίνει ότι οι νόμοι και τα αποτελέσματα αλλάζουν. Και να πούμε ότι υπάρχει θερμινική εκπομπή στο τήγμα δεν είναι απαραίτητη. Έτσι, το σημείο τήξης του μετάλλου γίνεται το ανώτερο όριο αυτού του αποτελέσματος.
Θερμοηλεκτρονική εκπομπή κενού
Όλα τα παραπάνω αναφέρονται στο φαινόμενο στο μέσο (για παράδειγμα, στον αέρα ή σε ένα αδρανές αέριο). Τώρα θα στραφούμε στο ερώτημα ποια είναι η θερμινική εκπομπή στο κενό. Για να γίνει αυτό, περιγράφουμε την απλούστερη συσκευή. Μια λεπτή ράβδος από μέταλλο τοποθετείται στη φιάλη από την οποία αντλείται αέρας, στον οποίο φέρεται ο αρνητικός πόλος της πηγής ρεύματος. Σημειώστε ότι το υλικό πρέπει να τήκεται σε επαρκώς υψηλές θερμοκρασίες ώστε να μην χάσει την κρυσταλλική δομή κατά τη διάρκεια του πειράματος. Η κάθοδος που λαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο περιβάλλεται από έναν κύλινδρο άλλου μετάλλου και ένας θετικός πόλος συνδέεται με αυτό. Φυσικά, η άνοδος είναι επίσης σε ένα δοχείο γεμάτο με κενό. Όταν το κύκλωμα είναι κλειστό, λαμβάνουμε το ρεύμα της θερμιονικής εκπομπής.
Αξίζει να σημειωθεί ότι υπό αυτές τις συνθήκες, η εξάρτηση του ρεύματος από την τάση σε σταθερή θερμοκρασία καθοδικής κατεύθυνσης δεν τηρεί τον νόμο του Ohm, αλλά το δίκαιο των δεύτερων δεύτερων. Ονομάζεται επίσης το παιδί (σε άλλες εκδόσεις του Child-Langmuir και ακόμη και του Child-Langmuir-Boguslavsky), και στη γερμανική επιστημονική βιβλιογραφία - με την εξίσωση Schottky. Με μια αύξηση της τάσης σε ένα τέτοιο σύστημα σε μια συγκεκριμένη στιγμή, όλα τα ηλεκτρόνια που εξέρχονται από την κάθοδο φτάνουν στην άνοδο. Αυτό ονομάζεται ρεύμα κορεσμού. Από το χαρακτηριστικό ρεύμα-τάση, αυτό εκφράζεται στο γεγονός ότι η καμπύλη πηγαίνει σε ένα οροπέδιο, και μια περαιτέρω αύξηση της τάσης δεν είναι αποτελεσματική.
Φόρμουλα θερμικής εκπομπής
Αυτά είναι τα χαρακτηριστικά που έχει η θερμιονική εκπομπή. Η φόρμουλα είναι αρκετά περίπλοκη, οπότε δεν θα την δώσουμε εδώ. Επιπλέον, είναι εύκολο να το βρείτε σε οποιονδήποτε κατάλογο. Γενικά, ο τύπος θερμινής εκπομπής δεν υπάρχει ως τέτοια · λαμβάνεται υπόψη μόνο η πυκνότητα ρεύματος κορεσμού. Αυτή η τιμή εξαρτάται από το υλικό (το οποίο καθορίζει τη λειτουργία εργασίας) και τη θερμοδυναμική θερμοκρασία. Όλα τα άλλα συστατικά του τύπου είναι σταθερές.
Με βάση τη θερμινική εκπομπή, λειτουργούν πολλές συσκευές. Για παράδειγμα, παλιές μεγάλες τηλεοράσεις και οθόνες βασίζονται σε αυτό το αποτέλεσμα.
