نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل أنبوب كولدج المستخدم لتوليد الأشعة السينية. أي عملية من العمليات الفيزيائية الآتية تسبب تحرر الإلكترونات من المكون المشار إليه بالرمز واحد؟
المكون واحد هو ما يعرف بملف المهبط، وهو بالأساس ملف معدني يشحن بشحنات سالبة عند تشغيل أنبوب كولدج، ويبعث إلكترونات باتجاه هدف المصعد، وهو المكون اثنان. ومن ثم، فإننا نبحث عن العملية التي تؤدي إلى تحرر الإلكترونات من داخل ملف المهبط، أي لا تصبح مقيدة بالمعدن.
لذا دعونا نلق نظرة على كل إجابة من هذه الإجابات. كل من الخيارين أ: حيود الأشعة السينية، وب: حيود الإلكترونات، يتعلقان بالحيود. الحيود ظاهرة تحدث في الموجات، إما للضوء كما هو الحال في الأشعة السينية، وإما للمادة كما في الإلكترونات. عندما تقترب الموجات من فتحة ضيقة، يحدث الحيود؛ ما يتسبب في انحناء الموجات بطريقة مميزة. وبالرغم من أن الفجوات بين مسارات ملف المهبط قد تكون صغيرة، فإنها لا تتسبب في حدوث حيود. والحيود بالتأكيد ليس الآلية المسئولة عن جعل الإلكترونات تتحرر من المعدن في ملف المهبط. فالحيود لا يؤثر على الإلكترونات حتى يتسبب في تحررها. إذن، فالإجابتان أ وب ليستا الإجابة الصحيحة.
خيار الإجابة ج هو إشعاع الانكباح أو إشعاع الفرملة. والانكباح عملية مهمة في توليد الأشعة السينية في أنبوب كولدج. تحدث هذه العملية عندما يتباطأ إلكترون في أنبوب كولدج بحيث تنبعث منه أشعة سينية بطاقة تساوي الفرق بين سرعته قبل التباطؤ وبعده. في حالة أنبوب كولدج، يحدث ذلك عندما تصطدم الإلكترونات بهدف المصعد عند الطرف الآخر؛ ما ينتج عنه إشعاع الانكباح هذا. إذن على الرغم من أن عملية الانكباح مسئولة عن توليد الأشعة السينية في أنبوب كولدج، فإنها ليست مسئولة عن انبعاث الإلكترونات من ملف المهبط. ومن ثم فالخيار ج ليس الإجابة الصحيحة كذلك.
الخيار د، التأثير الكهروضوئي، هو ظاهرة تحدث عندما يمتص إلكترون فوتونًا داخل الذرة. لا يمكن لهذا الإلكترون بطاقته الجديدة أن يظل في مستوى طاقته، ومن ثم يطرد من الذرة. وعلى الرغم من أن التأثير الكهروضوئي يمكن أن يحدث داخل ملف المهبط، ما يؤدي إلى تزويد الإلكترونات الموجودة داخله بالطاقة ويتسبب في تحررها، فهذه ليست العملية الفيزيائية الأساسية التي تتسبب في انبعاث الإلكترونات من ملف المهبط. ويظل من الممكن أن تصطدم الأشعة السينية من أنبوب كولدج بملف المهبط. لكن كمية الإلكترونات المنبعثة من هذه الطريقة تكاد تكون مهملة مقارنة بما يحدث عندما تضع فرق جهد عبر ملف المهبط. يسمى فرق الجهد هذا فرق الجهد الأيوني الحراري. وعند وجود فرق الجهد هذا، يتسبب في تسخين ملف المهبط لدرجة حرارة عالية جدًّا. تنتقل هذه الطاقة الحرارية إلى كل جزء من كل ذرة في ملف المهبط، ويشمل ذلك الإلكترونات. وعندما تصبح هذه الإلكترونات مشحونة بكميات كبيرة من الطاقة، يمكن أن تتحرر من الذرة تمامًا، كما هو الحال في التأثير الكهروضوئي، ولكن دون الحاجة إلى انتظار فوتون ساقط. تسمى هذه العملية بالانبعاث بالتأين الحراري أو التأثير الأيوني الحراري.
إذن، من بين كل هذه العمليات الفيزيائية، العملية التي تتسبب في انبعاث الإلكترونات من المكون المشار إليه بالرمز واحد، ملف المهبط، هي العملية هـ التأثير الأيوني الحراري.
