إشعاع تأين حراري

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
الفتيل في اللمبة.

إشعاع بالتأين الحراري أو تأثير إديسون في الفيزياء (بالإنجليزية:Thermionic emission ) هو سريان إلكترونات أو جسيمات مشحونة تحت تأثير الحرارة عابرة سطحا أو عابرة لحاجز جهد . ويحدث ذلك بسبب تغلب طاقة الجسيمات المكتسبة من الحرارة على الجهد الرابط والمعروف ب دالة شغل النوعية للمعدن . وقد تكون حاملات الشحنة إلكترونات أو أيونات . تسمى هذه الظاهرة أحيانا الانبعاث الحراري للإلكترونات .

عندما يمر تيار كهربائي في فتيل اللمبة يسخن الفتيل وتبدأ الإلكترونات تغادر الفتيل تحت فعل الحرارة (تثار الإلكترونات)، تنفر من مستوى فيرمي في ذرات التنجستن المصنوع منه الفتيل ، ثم يجذبها الفتيل إليه ثانيا وتعود الإلكترونات "المثارة" إلى ذراتها في الفتيل . عندئذ تنطلق من الإلكترونات فوتونات والتي هي الضوء الذي ينبعث من المصباح . نظرا لكون المصباح مفرغا من الهواء أو أحيانا يكون ممتلأ بغاز خامل فلا يحترق الفتيل ويمكنه العمل لمدة ليست وجيزة حتى ينقطع ويفسد المصباح .

معادلة ريتشاردسون[عدل]

تعطي معادلة ريتشاردسون كثافة تيار الإلكترونات J المنبعثة من المعدن عند درجة حرارة عالية :

J = A T^2 e^{-\frac{W_\mathrm{e}}{k_\mathrm{B}T}}

حيث:

T درجة الحرارة المطلقة,
We طاقة تطاير الإلكترونات ,
kB ثابت بولتزمان
و A ثابت ريتشردسون .

تبلغ شغل تطاير الإلكترونات عادة بين 1 إلكترون فولت و 6 إلكترون فولت . ويعتمد ثابت ريتشاردسون عادة على نوع المعدن وهيئة سطح المعدن ، وتبلغ بين 10^6 \tfrac\mathrm{A}\mathrm{m^2 K^2} للتنجستن و 10^2\tfrac\mathrm{A}\mathrm{m^2 K^2} لبعض أكاسيد المعادن .

قام "ساول دوشمان " بدراسة الظاهرة وصاغ معادلة تعطي ثابت ريتشاردسون بالتقريب [1]:

A = \frac{4 \pi m k_\mathrm{B}^2 e}{h^3} = 1{,}20173 \times 10^6\,\frac{\mathrm{A}}{\mathrm{m^2\,K^2}}

حيث:

m و e كتلة الإلكترون وبالتالي شحنة الإلكترون
kB ثابت بولتزمان ،
و h ثابت بلانك.

وتعرف المعادلة :

J = \frac{4 \pi m e}{h^3} (k_\mathrm{B} T)^2 e^{-\frac{W_\mathrm{e}}{k_\mathrm{B}T}}

أيضا بمعادلة ريتشاردسون-دوشمان . [2]

اقرأ أيضا[عدل]

المراجع[عدل]

  1. ^ Saul Dushman (1923), "Electron Emission from Metals as a Function of Temperature" (in German), Phys. Rev. 21 (6): pp. 623–636, doi:10.1103/PhysRev.21.623
  2. ^ Neil W. Ashcroft, N. David Mermin (1976) (in German), Solid State Physics, New York: Saunders College Publishing, pp. 362-364, ISBN 0-03-083993-9
Science.jpg هذه بذرة مقالة عن الفيزياء تحتاج للنمو والتحسين، فساهم في إثرائها بالمشاركة في تحريرها.


اقرأ أيضا[عدل]

المراجع[عدل]

  1. ^ Saul Dushman (1923), "Electron Emission from Metals as a Function of Temperature" (in German), Phys. Rev. 21 (6): pp. 623–636, doi:10.1103/PhysRev.21.623
  2. ^ Neil W. Ashcroft, N. David Mermin (1976) (in German), Solid State Physics, New York: Saunders College Publishing, pp. 362-364, ISBN 0-03-083993-9
Science.jpg هذه بذرة مقالة عن الفيزياء تحتاج للنمو والتحسين، فساهم في إثرائها بالمشاركة في تحريرها.