Transcription de la vidéo
Le schéma montre un tube de Coolidge utilisé pour la production de rayons X. Lequel des processus physiques suivants provoque l’émission d’électrons à partir du composant annoté un?
Le composant un est ce qu’on appelle une bobine cathodique, c’est-à-dire une bobine métallique qui, lorsque le tube Coolidge est activé, devient chargée négativement et émet des électrons vers la cible anodique, qui est le composant deux. Nous cherchons donc le processus qui fait que les électrons de la bobine cathodique le quittent, n’étant plus contraints par le métal.
Alors regardons chacune de ces réponses. La diffraction des rayons X (A) et la diffraction des électrons (B) traitent toutes deux de la diffraction. La diffraction est un phénomène qui se produit avec les ondes, soit de la lumière, comme dans les rayons X, soit de la matière, comme dans les électrons. Lorsque les ondes s’approchent d’une ouverture étroite, une diffraction se produit, provoquant une courbure caractéristique des ondes. Bien que les espaces entre les boucles individuelles de la bobine cathodique puissent être petits, ils ne provoquent pas de diffraction. Et la diffraction n’est certainement pas le mécanisme responsable du fait que les électrons quittent le métal dans la bobine cathodique. La diffraction n’est en rien la cause du départ des électrons. Donc (A) et (B) ne peuvent pas être de bonnes réponses.
La réponse (C) est le rayonnement de Bremsstrahlung ou le rayonnement de freinage. Bremsstrahlung est un processus important dans la création de rayons X dans le tube de Coolidge. Le Bremsstrahlung est produit chaque fois qu’un électron dans le tube de Coolidge ralentit, émettant un rayon X au cours du processus, avec une énergie égale à la différence entre sa vitesse avant et après son ralentissement. Dans le cas d’un tube de Coolidge, cela se produit lorsque les électrons percutent la cible anodique à l’autre extrémité, produisant ce Bremsstrahlung. Donc, Bremsstrahlung, bien qu’il soit responsable des rayons X dans le tube de Coolidge, n’est pas responsable de l’émission des électrons dans la bobine cathodique. Donc (C) n’est pas non plus la bonne réponse.
Réponse (D), l’effet photoélectrique est un phénomène qui se produit lorsqu’un photon est absorbé par un électron dans un atome. Cet électron avec sa nouvelle énergie ne peut pas rester dans le niveau d’énergie où il était et il est éjecté de l’atome. Bien qu’il soit possible que l’effet photoélectrique se produise dans la bobine cathodique, excitant les électrons jusqu’à les expulser, ce n’est pas le processus physique principal qui provoque l’émission des électrons à partir de la bobine cathodique. Il est toujours possible même potentiellement que les rayons X du tube Coolidge percutent la bobine cathodique. Mais la quantité d’électrons qui serait émise par cette méthode est presque négligeable par rapport à ce qui se passe lorsque vous placez une différence de potentiel aux bornes de la bobine cathodique. Cette différence de potentiel est appelée différence de potentiel thermoionique. Et lorsque cette différence de potentiel est présente, la bobine cathodique se réchauffe à des températures très élevées. Cette énergie thermique est transférée à chaque partie de chaque atome de la bobine cathodique, y compris les électrons. Et lorsque ces électrons deviennent très énergétiques, ils peuvent quitter l’atome entièrement, comme avec l’effet photoélectrique, sauf qu’ils n’ont pas à attendre un photon incident. Ce processus s’appelle l’émission thermionique ou l’effet thermionique.
Ainsi, parmi tous ces processus physiques, celui qui provoque l’émission des électrons à partir du composant appelé, la bobine cathodique, c’est (E) l’effet thermionique.