IV. Định luật Faraday 1 Định luật
b)Giải thích sự phóng điện thành miền
Nhờ điện trường đủ mạnh giữa hai bản cực, các ion và electron có sẵn trong chất khí (nhờ các tác nhân ion hóa) được tăng tốc trên quãng đường tự do trung bình đủ lớn. Electron thu đủ năng lượng để khi va chạm với các phân tử khí khác sẽ ion hóa chúng tạo thành các ion và electron mớị Thác electron dịch chuyển nhanh chóng về phía cực dương bỏ lại sau nó một lớp ion dương ở gần cực âm, điều này tạo nên độ giảm thế trong miền tối Crookes. Các ion dương dịch chuyển về cực âm khi đi qua miền có độ giảm thế chúng thu năng lượng đủ lớn rồi đập vào cực âm gây ra sự phát xạ electron thứ cấp (ngoài ra còn có các quang electron sinh ra do hiệu ứ ng quang điện). Đến phiên các electron thứ cấp này được gia tốc trong điện trường mạnh va chạm vào các phân tử khí tạo ra các electron và ion dương mớị Quá trình tiếp diễn duy trì dòng điện trong ống.
Các electron va chạm và ion hóa các phân tử chất khí, quá trình này làm cho chất khí phát quang. Khi bật ra từ cathode không phải các electron va chạm ngay với các phân tử chất khí mà chỉ bắt đầu va chạm ở một khoảng cách nào đó với cực âm. Do đó miền tối Crookes được tạo thành. Bề rộng miền tối xấp xỉ quãng đường tự do trung b ình của các electron. Như vậy áp suất tăng thì bề rộng miền tối giảm.
Ngay sau miền tối các electron va chạm mãnh liệt với các phân tử chất khí, ion hóa chúng tạo thành các ion dương và electron thứ cấp. Quá trình ion hóa hay kích thích các phân tử khí làm cho miền này phát sáng mạnh gọi là miền sáng cathodẹ
Ngay sau miền sáng cathode, các electron phát xạ từ cực âm bị giảm vận tốc do va chạm với các phân tử khí trong miền sáng cat hode, còn các electron thứ cấp thì chưa kịp thu năng lượng (dưới dạng động n ăng) đủ lớn nên không thể ion hóa các phân tử chất khí. Vì vậy ngay sau miền sáng cathode là miền tối (miền tối Faraday).
Qua khỏi miền tối Faraday, thác electron đã tạo ra mật độ dòng điện tương đối lớn trong chất khí. Trong miền này mật độ elect ron và ion là gần bằng nhau, không có điện tích không gian, độ giảm thế nhỏ. Với các lí do trên miền này dẫn điện rất tốt. Trong miền có sự kết hợp mạnh mẽ giữa các electron và ion dương giải phóng năng lượng thừa bằng cách phát sóng. Miền sáng này kéo dài về đến anode nên được gọi là cột sáng anodẹ
Trong sự phóng điện thành miền kể trên hai miền quan trọng nhất là miền tối Crookes và miền sáng cathodẹNhờ miền tối Crookes mà các electron thu được năng lượng đủ mạnh để ion hóa chất khí trong miền sáng cathode tạo ra các electron mới và ion dương bổ sung. Đến phiên các ion dương này được gia tốc mạnh, thu được năng lượng đủ lớn do độ giảm thế trong miền Crookes va chạm với cathode tạo ra các electron phát xạ. Quá trình này lặp đi lặp lại làm cho dòng điện được duy trì. Nếu ta dịch chuyển anode về phía
cathode đến điểm giới hạn của hai miền thì dòng điện bị tắt đột ngột do các electron phát xạ chưa thu đủ năng lượng để ion hó a chất khí.