陰極線管は、19世紀後半に発見された科学的好奇心であり、20世紀後半にはディスプレイ技術の主力となった。 私たちは今、神秘的な「陰極線」が実際には電子であることを知っています—そして、私たちは磁石を使ってそれらの経路を曲げることができます。
装置
この実験は明らかに電子がそれに当たったときに光るガスで満たされた陰極線管を必要とする。 理想的なCRTはHelmholtzのコイルによって適用されるようにさまざまな磁界を可能にするために囲まれている。 ヘルムホルツコイルがない場合は、強力なネオジム磁石で電子ビームを曲げるのに十分です。陰極線管に加えて、あなたはおそらくあなたの聴衆にこの実験の結果を示すために敏感なカメラが必要になるでしょう。
陰極線管に加えて、あなた 電子のビームは、直接見るために非常に小さな聴衆を除いて何のためにあまりにも薄暗く、あまりにもビデオ機器のための挑戦のようなものです！ ナイトモードのカメラ、またはゲイン（またはISO）とシャッタースピードを手動で制御する必要があります。あなたは陰極線管を持っていない場合は、古いCRTテレビやコンピュータのモニターと強力な磁石は、このデモのより定性的なバージョンを提供します。
デモ
陰極線管
- ライトを暗くし、カメラを使用している場合はカメラをオンにします。
- 地球内部のガスがはっきりと輝くまで、電子ビームのエネルギーを上げてください。
- CRTにヘルムホルツコイルがない場合は、CRTの近くにネオジム磁石を振ってビームの曲がりを示します。 カメラが低フレームレートに設定されている場合、低光感度を高めるために、これを非常にゆっくりと行う必要がある場合があります。
- CRTにヘルムホルツコイルがある場合は、ビームが曲がるまで電流を上げてください。
- ビームの経路を湾曲させ、エネルギーをさらに上げ、電子エネルギーの増加とともに曲率が減少することを示します。
- より高い磁場を印加して、磁場強度を高めることによって曲率を再び増加させることができることを実証する。
CRT TV/monitor+magnet
- テレビやコンピュータの画面で画像を取得します。 それは単にラップトップにそれを差し込むコンピュータの画面の場合は動作するはずです。 古いビデオカメラはこれらを直接持っているかもしれませんが、新しいビデオカメラやデジタルカメラは、カメラのミニUSBまたは同様のジャッ 比較的静かで明るい画像やビデオは、観察しようとしている効果を区別しやすくします。
- テレビの画面の近くに強い磁石を置きます。 画像はワープし、色の抜本的な跡が表示されます。
- テレビから離れて磁石を取った後、歪みや色が残っている場合は、それをオフにして再びオンにすると、問題を解決する”消磁”にテレビを強制する必要があります—これは、多くの場合、CRTの電源をオンに伴う独特のクランクによって意味されています。 時々、頻繁に繰り返された循環の後で、TVは減磁に失敗します。 この場合は、電源を切ってからしばらく放置してから、もう一度電源を入れます。
重要な統計
1Vを介して加速された電子の速度：
600km/s
LHC曲げ磁石の強さ：
8.36T
それがどのように動作するか
ここでの鍵は、磁場が移動する荷電粒子の経路を曲げることであり、我々はビームを制御するためにこの効果を利用することができます。 ———– レシピでは、より速く動く粒子を曲げるためには、より大きな磁場が必要です。陰極線管では、電子は陰極から放出され、電圧を介して加速され、加速されるすべてのボルトに対して約600km/sを獲得する。 これらの動きの速い電子のいくつかは、管の中のガスに衝突し、それを輝かせ、ビームの経路を見ることができます。 ヘルムホルツコイルは、既知の電流をそれらに流すことによって定量化可能な磁場を印加するために使用することができる。
断面におけるCRTテレビの模式図。
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磁場は、進行方向と磁場の両方に垂直な電子に力を作用させます。 これは、磁場中の荷電粒子が円形の経路をたどる原因となります。 粒子の動きが速いほど、与えられたフィールドに対してトレースされる円が大きくなり、逆に、ビームの与えられた曲率半径に必要なフィールドが大きくなります。 この定量的な点を作ることは、粒子エネルギーと磁場の両方を制御しなければ不可能であるため、デモにこれらの両方がない場合は、これを記載する必
CRT TVの場合、磁石が画面の近くに持ち込まれることによって電子の経路が歪んでいます。 画面上の画像は、衝撃を受けたときに異なる色の光を放出する、画面の背面にある蛍光体に正確に当たる電子に依存しています。 電子は、このように画像とサイケデリックな色の歪みを引き起こし、間違った場所に着陸することを余儀なくされています。