శూన్యంలో విద్యుత్ ప్రవాహం
సాంకేతిక కోణంలో, ఖాళీని వాక్యూమ్ అని పిలుస్తారు, సాధారణ వాయు మాధ్యమంతో పోలిస్తే, పదార్థం యొక్క మొత్తం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. వాక్యూమ్ పీడనం వాతావరణ పీడనం కంటే కనీసం రెండు ఆర్డర్ల పరిమాణం తక్కువగా ఉంటుంది; అటువంటి పరిస్థితులలో, ఆచరణాత్మకంగా ఇందులో ఉచిత ఛార్జ్ క్యారియర్లు లేవు.
కానీ మనకు తెలిసినట్లుగా విద్యుదాఘాతం ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ చర్యలో చార్జ్ చేయబడిన కణాల యొక్క ఆర్డర్ కదలిక అని పిలుస్తారు, అయితే శూన్యంలో, నిర్వచనం ప్రకారం, స్థిరమైన ప్రవాహాన్ని రూపొందించడానికి సరిపోయే చార్జ్డ్ కణాల సంఖ్య లేదు. అంటే వాక్యూమ్లో కరెంట్ను సృష్టించడానికి, దానికి చార్జ్డ్ కణాలను జోడించడం అవసరం.
1879 లో, థామస్ ఎడిసన్ థర్మియోనిక్ రేడియేషన్ యొక్క దృగ్విషయాన్ని కనుగొన్నాడు, ఈ రోజు ఒక మెటల్ కాథోడ్ (నెగటివ్ ఎలక్ట్రోడ్) ను వేడి చేయడం ద్వారా వాక్యూమ్లో ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లను పొందటానికి నిరూపితమైన మార్గాలలో ఒకటి, ఎలక్ట్రాన్లు దాని నుండి ఎగరడం ప్రారంభిస్తాయి. ఈ దృగ్విషయం అనేక వాక్యూమ్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో, ప్రత్యేకించి వాక్యూమ్ ట్యూబ్లలో ఉపయోగించబడుతుంది.
వాక్యూమ్లో రెండు మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్లను ఉంచి, వాటిని DC వోల్టేజ్ మూలానికి కనెక్ట్ చేద్దాం, ఆపై ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ (కాథోడ్)ని వేడి చేయడం ప్రారంభించండి. ఈ సందర్భంలో, కాథోడ్ లోపల ఎలక్ట్రాన్ల గతి శక్తి పెరుగుతుంది. ఈ విధంగా అదనంగా పొందిన ఎలక్ట్రాన్ శక్తి సంభావ్య అవరోధాన్ని (కాథోడ్ మెటల్ యొక్క పని పనితీరును నిర్వహించడానికి) అధిగమించడానికి సరిపోతుందని తేలితే, అటువంటి ఎలక్ట్రాన్లు ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య ఖాళీలోకి తప్పించుకోగలవు.
ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య ఉన్నందున విద్యుత్ క్షేత్రం (పై మూలం ద్వారా సృష్టించబడింది), ఈ ఫీల్డ్లోకి ప్రవేశించే ఎలక్ట్రాన్లు యానోడ్ (పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్) దిశలో వేగవంతం చేయడం ప్రారంభించాలి, అంటే, సిద్ధాంతపరంగా, శూన్యంలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది.
కానీ ఇది ఎల్లప్పుడూ సాధ్యం కాదు, మరియు ఎలక్ట్రాన్ పుంజం కాథోడ్ యొక్క ఉపరితలంపై సంభావ్య గొయ్యిని అధిగమించగలిగితే మాత్రమే, కాథోడ్ (ఎలక్ట్రాన్ క్లౌడ్) సమీపంలో స్పేస్ ఛార్జ్ కనిపించడం వల్ల దీని ఉనికి ఉంటుంది.
కొన్ని ఎలక్ట్రాన్లకు వాటి సగటు గతి శక్తితో పోలిస్తే ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య వోల్టేజ్ చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది బావి నుండి నిష్క్రమించడానికి సరిపోదు మరియు అవి వెనక్కి వెళ్లిపోతాయి మరియు కొన్నింటికి ఇది ఎలక్ట్రాన్లను శాంతపరిచేంత ఎక్కువగా ఉంటుంది - తర్వాత మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా వేగవంతం చేయడం ప్రారంభమవుతుంది. అందువల్ల, ఎలక్ట్రోడ్లకు ఎక్కువ వోల్టేజ్ వర్తించబడుతుంది, ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్లు కాథోడ్ను వదిలి శూన్యంలో ప్రస్తుత క్యారియర్లుగా మారతాయి.
కాబట్టి, వాక్యూమ్లో ఉన్న ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య వోల్టేజ్ ఎక్కువ, కాథోడ్ దగ్గర పొటెన్షియల్ బాగా లోతు తక్కువగా ఉంటుంది.తత్ఫలితంగా, థర్మియోనిక్ రేడియేషన్ సమయంలో వాక్యూమ్లోని ప్రస్తుత సాంద్రత లాంగ్ముయిర్ యొక్క చట్టం (అమెరికన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఇర్వింగ్ లాంగ్ముయిర్ గౌరవార్థం) లేదా మూడవ నియమం అని పిలువబడే సంబంధం ద్వారా యానోడ్ వోల్టేజ్కు సంబంధించినదని తేలింది:
ఓం నియమం వలె కాకుండా, ఇక్కడ సంబంధం నాన్-లీనియర్గా ఉంటుంది. అలాగే, ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసం పెరిగేకొద్దీ, సంతృప్తత సంభవించే వరకు వాక్యూమ్ కరెంట్ సాంద్రత పెరుగుతుంది, కాథోడ్ వద్ద ఉన్న ఎలక్ట్రాన్ క్లౌడ్ నుండి అన్ని ఎలక్ట్రాన్లు యానోడ్కు చేరుకునే పరిస్థితి. ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసాన్ని మరింత పెంచడం వల్ల కరెంట్లో పెరుగుదల ఉండదు. ఆర్
విభిన్న కాథోడ్ పదార్థాలు విభిన్న ఉద్గారతను కలిగి ఉంటాయి, సంతృప్త కరెంట్ ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి.సంతృప్త కరెంట్ సాంద్రతను రిచర్డ్సన్-దేశ్మాన్ సూత్రం ద్వారా నిర్ణయించవచ్చు, ఇది ప్రస్తుత సాంద్రతను కాథోడ్ పదార్థం యొక్క పారామితులకు సంబంధించినది:
ఇక్కడ:
క్వాంటం గణాంకాల ఆధారంగా శాస్త్రవేత్తలు ఈ సూత్రాన్ని రూపొందించారు.