ทุก ๆ สิ่งรอบตัวเราล้วนประกอบขึ้นด้วยอะตอม ตัวอะตอมเองยังประกอบขึ้นจากอนุภาคที่เล็กกว่า ได้แก่ โปรตอน นิวตรอนและอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดในกลุ่มนี้ อิเล็กตรอนแต่ละตัวจะมีปริมาณประจุที่น้อยที่สุด และแม้แต่สสารชิ้นเล็ก ๆก็ยังบรรจุอิเล็กตรอนไว้นับพัน ล้านตัว วัสดุส่วนใหญ่โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฉนวนที่ดี เช่น แก้วหรือพลาสติกอิเล็กตรอนถูกยึดไว้แน่นอยู่กับที่ด้วยโปรตอนซึ่งหนักกว่าและมี ประจุบวก ส่วนใหญ่วัสดุที่เป็นโลหะจะประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีพลังงานมากพอที่จะหลุดออกไป นั่นคืออิเล็กตรอนสามารถนำพาไฟฟ้าจากที่หนึ่งไปยังอีก ที่หนึ่งได้ แสดงว่าโลหะเป็นตัวนำไปใช้ในระบบไฟฟ้าทุกระบบ เมื่อโลหะได้รับความร้อน อิเล็กตรอนจะมีพลังงานเพิ่มมากขึ้นและบางครั้งมากพอที่จะ แตกตัวออกมาเป็นอิสระอย่างสมบูรณ์แบบ คล้ายกับจรวดที่หลุดพ้นจากแรงดึงดูดของโลก

 
โครงสร้างอิเล็กตรอนของโลหะ วิถีทางเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
  แสงออโรราเหนือ โทรทัศน์สมัยเริ่มแรก
การสร้างภาพ

ผู้เขียน : รศ. ยุทธ อัครมาส
เรียบเรียงจาก : หนังสืออิเลกทรอนิกส์ หน้าที่ 26



โครงสร้างอิเล็กตรอนของโลหะ

 
ถึงแม้โลหะจะมีอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้เป็นจำนวนมากก็ตามแต่ขณะอุณหภูมิปกติมีอิเล็กตรอนเพียงไม่กี่ตัว เท่านั้นที่มีพลังงานเพียงพอที่จะ แตกตัวเป็นอิสระจากการดึงดูดขอไฟฟ้าซึ่งยึดมั่นไว้ภายในวัสดุการให้ ความร้อน แก่โลหะสูงพอประมาณ (เย็นกว่าไส้หลอดไฟ)ทำให้อิเล็กตรอนภายใน ตัวมันมีพลังงานที่แตกต่างกัน อย่างมากมาย ดังนั้น อิเล็กตรอนจำนวนมากจึงสามารถหนีหลุดออกไปสู่ที่ว่างได้ ครั้นเมื่อเป็นอิสระแล้วและ ถ้าเกิดขึ้น ในสูญญากาศซึ่งไม่มีอะไรขวางกั้น ไฟฟ้าหรือสภาวะแม่เหล็กจะดำเนินการให้กลายเป็นกระแสไฟฟ้าที่ ควบคุมได้ เรื่องนี้เป็นหลักการพื้นฐานของหลอด วิทยุ ซึ่งครั้งหนึ่งเคยนันบว่าสำคัญยิ่ง ในด้านอิเล็กทรอนิกส์  และ  สำหรับหลอดรังสีแคโทดยังคงถือกันว่าทำให้เกิดภาพโทรทัศน์ที่ดีที่สุด

 

 
 
 


วิถีทางเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน

 
 
อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าและสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นได้ สนามแม่เหล็กอื่น จะส่งผลกับสนามนี้และทำให้เกิดทางเดิน เปลี่ยนแปลงไปจากรูปเกลียวขดแบบที่ใช้ใน แมกนิตรอน ไปเป็นเส้นตรงแบบที่ใช้ในไคลส์ตรอนกำลังสูง (Klystron)

 

 
 
 


แสงออโรราเหนือ

 
ภาพท้องฟ้ายามราตรีอันน่าตื่นตานี้จะพบเห็นกันได้ที่บริเวณใกล้ขั้วโลกปรากฎการณ์นี้เกิดจาก อิเล็กตรอนและโปรตอนที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมา ไปกระทบกับชั้นบรรยากาศระดับสูง แล้วถูกกักไว้ในสนามแม่เหล็กโลก



 
 







โทรทัศน์สมัยเริ่มแรก


 
 
กล้องโทรทัศน์อาศัยเลนส์กราดเก็บภาพแล้วจึงเปลี่ยนภาพ ไปเป็นสัญญาณข้อมูลส่งไปทางสายเคเบิล เพื่อให้ได้รายละเอียดและการเคลื่อนไหวที่ตรงตามความเป็นจริง ทั้งหมดนี้จะต้องเป็นไปอย่าง รวดเร็ว ในช่วง ทศวรรษ 1930 ขณะที่มีการพัฒนาโทรทัศน์อยู่ก็ทำได้ เพียงแค่ลำของอิเล็กตรอน ที่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วพอเท่านั้น

 

 
 
 
 



 

การสร้างภาพ


 
ในกล้องโทรทัศน์อีมิตรอน (Emitron) เครื่องนี้มีลำอิเล็กตรอนสำหรับ กราดเก็บภาพ ที่ยิงออกมาจาก "ปีน"ที่ปลายหลอดเอียงและสนาม แม่เหล็ก จะคอยควบคุมให้มันกราด ไปบนเพลตภาพ การยิงลำแสงไปบนสนามแม่เหล็กในช่วงเวลาสั้น ๆจะมีผลให้เบนลำ อิเล็กตรอนแนวตรงจาก แนวหนึ่งไปสู่อีกแนวหนึ่ง ถ้าเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็ก ในแบบอย่างที่เหมาะสมแล้วจะทำให้ลำอิเล็กตรอนกราดอยู่ภายในกรอบ พื้นที่สี่ เหลี่ยมผืนผ้า เพลตภาพถูกปิดทับด้วยเม็ดกลมขนาดเล็กจิ๋วมากหลายพันเม็ด ซึ่งประกอบด้วยโลหะผสมของเงินและซีเซียมและมีชั้นฉนวนบาง ๆคั้นแยกจากเพลต โลหะด้านหลัง ทั้งหมดนี้ประกอบกันเป็น ตัวเก็บประจุชนิดไวแสง ซึ่งจะทำหน้าที่ประจุแสงของภาพ ไว้ขณะที่ลำอิเล็กตรอน สัมผัสตัวเก็บ ประจุแต่ละตัวทำให้ครบวงจร มันจะคายประจุแต่ละตัวทำให้ครบวงจร มันจะคายประจุส่งกระแสไปยังเครื่องขยาย กระแสไหลมากขึ้น เมื่อภาพสว่างมากขึ้น