ElectronTrail

Jeden elektron.Dwa światy.Jedna historia.

Rozpędzony w CERN, dryfujący w miedzi, lądujący na luminoforze: jedna cząstka, śledzona do samego końca.

Interaktywny przewodnik · dla ciekawych w każdym wieku

02Cząstka

Ktoś musi go popchnąć

Pole elektryczne wykonuje pracę nad ładunkiem. We wnęce rezonansowej pole zmienia zwrot w rytm cząstki, więc każda przerwa, którą elektron mija, dodaje mu energii, zamiast ją odbierać.

POLE Ewykonuje pracę nad ładunkiem

03Cząstka

Kilometry maszyny dla jednej cząstki

Sprzęt się powtarza: rura próżniowa, wnęka, magnes, wnęka, magnes. Z tego rytmu zbudowana jest skala, a elektron mija to wszystko w ułamku sekundy.

≈ 27 kmobwód największego pierścienia w CERN

04Cząstka

Pole magnetyczne kieruje, nie rozpędza

Siła jest zawsze prostopadła do ruchu, więc zakrzywia tor i nie rusza energii. Wszystko, co dotyczy kierunku lotu cząstki, rozstrzyga się tutaj.

POLE Bzakrzywia tor, nie dodaje energii

05Cząstka

Trzymaj się cząstki. Zmień całą resztę.

Maszyna znika, a jej powtarzalna struktura składa się na nowo w skali sto miliardów razy mniejszej. Pierścienie stają się jonami miedzi. Elektron się nie ruszył.

ta sama cząstkainny świat

06Prąd

Przewód nie jest pusty

Miedź niesie morze elektronów, które nie należą do żadnego pojedynczego atomu. Włączenie pola ich nie tworzy. Nadaje tylko kierunek ich ruchowi.

8,5 × 10²⁸ m⁻³elektrony przewodnictwa w miedzi

07Prąd

Elektrony prawie się nie poruszają

Ruch cieplny jest gwałtowny, przypadkowy i donikąd nie prowadzi. Pole dokłada do niego dryf tak wolny, że przeszedłbyś wzdłuż kabla szybciej niż ładunek w środku.

≈ 0,1 mm/sprędkość dryfu w domowym przewodzie

08Prąd

Energia nie czeka

Lampa zapala się w chwili naciśnięcia włącznika, bo podróżuje pole elektromagnetyczne wokół przewodnika, a nie ładunek w jego wnętrzu.

≈ 2 × 10⁸ m/sprędkość czoła energii

09Prąd

A teraz odwróć to sto razy na sekundę

W prądzie przemiennym elektrony przestają posuwać się naprzód i drgają wokół stałego punktu. Pole wokół przewodu narasta, zanika i narasta w drugą stronę.

50 Hzkierunek zmienia się 100 razy na sekundę

10Prąd

Przesuń to w bok, a stanie się sygnałem

Odchyl te same drgania w poprzek ekranu ze stałą prędkością, a czas zamieni się w oś poziomą. Kształt, który się pojawia, nie jest ozdobą, to napięcie.

64 µsjedna linia obrazu 625 linii

11Prąd

Analog to kształt. Cyfra to liczba.

Zmierz tę samą krzywą w ustalonych chwilach, zaokrąglij każdy pomiar do najbliższego poziomu, a obraz stanie się strumieniem wartości, który można kopiować bez strat.

8 bitów256 poziomów na próbkę

12Wiązka

Sygnał ma dokąd trafić

Za szkłem są próżnia, działo i cewka. Kineskop to akcelerator cząstek, który mieści się w salonie, a produkowano go w milionach sztuk.

≈ 25 kVnapięcie anody końcowej

13Wiązka

Rozgrzej metal, aż puści

Katoda o temperaturze ośmiuset stopni uwalnia elektrony, siatka decyduje, ile przejdzie, a zestaw elektrod o rosnącym potencjale skupia resztę w wiązkę.

≈ 800 °Ctemperatura katody

14Wiązka

Ta sama sztuczka, jeden pokój dalej

Cewki na szyjce tworzą pole magnetyczne, które przesuwa wiązkę w poprzek ekranu i w dół. Nic mechanicznego się nie rusza. Obraz rysuje pole.

15 625 Hzczęstotliwość linii w systemie 625 linii

15Obraz

Elektron zamienia się w światło

Dolatuje z energią dwudziestu pięciu tysięcy woltów, oddaje ją kryształowi luminoforu, a ten zwraca jej część jako światło. To cały obraz, jedno uderzenie po drugim.

kilka msjak długo świeci luminofor

16Obraz

Zmienia się skala, fizyka zostaje ta sama

Ładunek, pole elektryczne, które daje mu energię, pole magnetyczne, które nim kieruje, i ekran, który go zatrzymuje. Dwadzieścia siedem kilometrów czy czterdzieści centymetrów, lista się nie wydłuża.

27 km → 40 cmte same cztery kroki

Prześledź elektron od fizyki po obraz.

Odkrywaj. Symuluj. Zrozum.

Uruchom ElectronTrail →