Pancaran Termion

(a)Pengertian

Proses pancaran/pembebasan elektron daripadapermukaan logam/katod yang panas.

(b)Punca PenghasilanFilamen tungsten yang dipanaskan atau permukaan logam yang disalut oksidalogam dan dipanaskan.

(c)Mekanisme Pancaran Termion

Logam mempunyai banyak elektron.Pada suhubilik elektron-elektron bergerak di permukaanlogam tetapi tidak terlepas keluar.Apabila logam dipanaskan,elektron logammempunyai cukup tenaga untuk dipancarkandari permukaan logam.

(d)Faktor-faktor yang mempengaruhi kadar pancaran termionSuhu Logam:

Jika suhu bertambah kadarpancaran termion bertambah.

Luas Permukaan Logam:Jika luas bertambah kadar pancaran termion bertambah

Jenis logam:Logam yang berlainan jenis mempunyai kadar pancaran termion yang berlainan.Tungsten merupakan logam yang mempunyaikadar pancaran termion yang tinggi.Campuran Oksida barium dan Oksida Strontiumjuga mempunyai kadar pancaran termion yangtinggi.

(e)Senapang Elektron/Tiub Sinar Katod

Senapang elektron ialah suatu alat yang digunakanuntuk menghasilkan alur elektron yang berhalaju tinggi (sinar katod) dan mempunyai alur yang halus.Untuk menjadikannya bergerak dengan halaju tinggiVLT disambung antara anod dan katod.Untuk menjadikanya alur yang halus terdapat satuliang halus pada anod.Apabila filamen dipanaskan oleh bekalan a.t. katodmenjadi panas.Elektron-elektron dipancarkan di permukaan katod. Disebabkan terdapat beza keupayaan yang tingi merentasi anod dan katod elektron-elektron tertarik ke anod dan memecut dengan halaju yang sangat tinggi.Alur elektron akan terkena skrin pendarflour untuk menghasikan tompok cahaya.

(f)Eksperimen untuk mengkaji ciri-ciri sinarkatod @alur elektron dengan menggunakanTiub Palang Maltase/Tiub Perrin.

Eksperimen(a)-Menggunakan Tiub Palang Maltase

Kaedah 1 Hidupkan bekalan a.u.Perhatikan bayang Palang Maltase

PELAJARAN 1

Pemerhatian:Didapati suatu bayang cahaya terbentuk.Bayang ini dihasilkan oleh cahaya daripada filamenKaedah 2Hidupkan bekalan a.u.Seterusnya hidupkan VLTPerhatikan perbezaan bayang yang didapati.Pemerhatian:Bila bekalan a.u. dan VLT dihidupkan suatu bayang bewarna hijau yang sama saiz dan sama kedudukan dengan bayang cahaya didapati.Bayang ini disebabkan oleh alur elektron .Kaedah 3Gantikan Palang Maltase dengan sebuah kipas kecil dan ringan.Pemerhatian:Apabila diletak kipas kecil dan ringan didapatikipas kecil itu berpusing ke arah skrin.Kesimpulan:Berdasarkan eksperimen didapati:-(a) alur elektron bergerak lurus dalam vakum.(b) Apabila alur elektron terkena bahan-bahan tertentu(ZnS) ia akan berpendarflour.(c) Alur elektron mempunyai tenaga dan momemtum.

Eksperimen(b)-Menggunakan Tiub Perrin

Kaedah 1Hidupkan bekalan a.u. dan VLT 1 pada rajah(a) dan perhatikan arah pergerakan alur elektron.Pemerhatian:Didapati apabila bekalan a.u. dan VLT1 pada rajah(a) dihidupkan alur elektron bergerak lurus.

Kaedah 2Hidupkan bekalan a.u. dan VLT 1 dan VLT 2 padarajah (a) dan perhatikan perubahan pada arah pergerakan alur elektron.Pemerhatian:Apabila bekalan a.u.,VLT1 dan VLT2 pada rajah(a)dihidupkan alur elektron terpesong ke atas (plat positif)Kaedah 3Hidupkan pula bekalan a.u dan VLT1 pada rajah(b)dan kemudian dekatkan satu magnet bar yang kuat.Perhatikan arah pergerakan alur elektron.Pemerhatian:Didapati juga apabila bekalan a.u.,VLT1 pada rajah(b) dihidupkan dan magnet didekatkan didapati alur elektron terpesong ke atas.KesimpulanBerdasarkan eksperimen didapati:(a) Alur elektron dipesongkan oleh medan elektrik

ke arah plat positif kerana elektron bercas negatif.

(b) Alur elektron juga dipesongkan oleh medan magnet yang kuat,dan arah pesongan ditentukan oleh Hukum Tangan Kiri Fleming.

(g)Sifat-Sifat Sinar Katod/alur elektron1. Bergerak pada garis lurus dalam vakum2. Mempunyai tenaga dan momemtum3. Menghasilkan kesan pendarflour apabila terkena

bahan berpendarflour.4. Bercas negatif.5. Boleh dipesongkan oleh medan elektrik ke arah plat positif6. Boleh dipesongkan oleh medan magnet.Arah pesongan ditentukan oleh Hukum Tangan Kiri Fleming.7. Mengionkan udara atau gas8. Menembusi lapisan grafit atau kertas nipis9. Menghasilkan sinar-X dan haba apabila menghentam sasaran logam yang berat 10. Cas satu elektron,e = 1.6 x 10 -19 C11. Jisim satu elektron = 9 x 10 -31 kg

(h)Penentuan Tenaga Dan Halaju Elektron Dalam Senapang Elektron/Tiub Sinar Katod

Berdasarkan prinsip keabadian tenaga,tenaga bolehbertukar bentuk dan jumlah tenaga adalah abadi , maka

Tenaga Keupayaan elektrik = Tenaga kinetik eV = ½mv2maka, v = 2eV m v = Halaju elektronV = beza keupayaan anod dan katode = cas elektron, 1.6 x 10 -19 Cm= jisim elektron 9 x 10 -31 kg

Contoh 1

Beza keupayaan merentasi anod dan katod sebuah senapang elekron ialah 8 kV.Berapakah tenaga kinetik elektron.(e = 1.6 x 10 -19 C)

Penyelesaian

Contoh 2

Dalam sebuah senapang elektron yang terdapat dalam TV beza keupayaan antara anod dan katod ialah 5 kV.Berapakah halaju elektron?e = cas elektron, 1.6 x 10 -19 C m= jisim elektron 9 x 10 -31 kg

Penyelesaian

1 Proses pemancaran elektron daripadapermukaan katod yang panas adalah proses

A Penyejatan B PeleburanC Pancaran termion D Pancaran katod

2 Pancaran termion ialah suatu proses

A Penghantaran elektron kepada suatu sasaran berat

TUTORIAL 1

B Pantulan elektrod daripada pemukaan logam

C Pembebasan elektron daripada permukaan logam yang panas

D Pesongan elektron oleh medan elektrik

3 Kadar pancaran termion bergantung kepada faktor berikut kecuali

A Jenis logamB Suhu logamC Bentuk permukaan logamD Saduran pada permukaan logam

4 Alur elektron yang berhalaju tinggi dinamakan

A Sinar-X B Sinar alfaC Sinar Katod D Sinar gama

5 Tiap-tiap alat elektrik berikut melibatkan proses pancaran termion kecuali

A TransistorB TelevisyenC Osiloskop Sinar KatodD Monitor Komputer

6 Rajah menunjukkan sebuah senapang elektron.Apakah jenis gerakan yang berlaku ke atas elektron antara PQ dan QR.

PQ QRA Halaju seragam Pecutan seragam

B Pecutan seragam

Halaju seragam

C Nyah-pecutan seragam

Pecutan seragam

D Pecutan bertambah

Pecutan sifar

7 Antara berikut yang manakah bukan ciri elektron?

A Bercas negatifB Bergerak dengan halaju cahayaC Menghasilkan kesan pendarflourD Dipesongkan oleh medan magnet

8 Pernyataan yang manakah berikut adalah benar mengenai sinar katod?

A Mempunyai tenaga dan momentumB Sejenis gelombang elektromagnetC Kuasa penembusan yang tinggiD Bercas positif

9 Dalam senapang elektron,anod dikenakan keupayaan positif untuk

A menghalang hentaman elektronB membantu memanaskan filamen katodC menggerakkan elekron pada halaju tinggiD menghasilkan proton yang dapat menarik

elektron

10 Rajah menunjukkan sebuah senapang elektron.Apabila voltan V.L.T. ditambah,

A Suhu filamen bertambahB Halaju elektron menerusi anod bertambahC Alur elektron akan dipesongkan ke arah

plat N.D Kadar pancaran elektron dari katod bertambah

11 Satu alur elektron yang ufuk dilalukan di antara dua plat ufuk yang disambung ke VLT. Pernyataan yang manakah tidak benarmengenai keadaan elektron semasa melalui dua plat tersebut?

A Elektron dipesongkan dari ufukB Elektron mengalami pecutan menegakC Elektron mempunyai daya paduan sifarD Elektron mempunyai halaju ufuk yang tetap

12 Rajah menunjukkan satu bayang palang Maltase pada skrin pendarflour yang disebabkan oleh alur-alur elektron.Jika dua batang magnet diletakkan berhampiran dengannya ,ke arah manakah bayang itu beralih?

13 Rajah menunjukkan satu bayang palang Maltase pada skrin pendarflour disebabkan oleh alur-alur elektron yang pada arah masuk ke dalam kertas.Jika dua batang magnet diletakkan,ke arah manakah bayang akan beralih.

14 Satu dawai kuprum diletak antara medan magnet seperti pada rajah(a).Apabila elektron-elektron dialirkan melaui dawai mengikut arah seperti rajah(a),satu daya bertindak ke atas dawai.Berdasarkan rajah(b),ke arah manakah daya itu bertindak?

A Q B TC R D U

15 Berapakah tenaga kinetik bagi satu elektron yang dipecut merentasi beza keupayaan 4 kV?(cas satu elektron = 1.6 x 10-19 C )

A 4.0 x 10-22 J B 4.0 x 10-20 JC 6.4 x 10-19 J D 6.4 x 10-16 JE 4.0 x 10-14 J

16 Berapakah halaju elektron dalam sebuah senapang elektron yang mempunyai beza keupayaan 8000 V merentasinya.(cas satu elektron = 1.6 x 10-19 C dan jisim elektron = 9.0 x 10-31 kg)

A 5.3 x 107 ms-1 B 4.3 x 106 ms-1 C 3.3 x 104 ms-1 D 2.3 x 103ms-1 E 1.3 x 102ms-1

17 Yang manakah antara faktor-faktor berikut mempengaruhi kadar pancaran termion kecuali?

A Suhu katodB Luas permukaan katodC Beza keupayaan antara katod dan anodD Sama ada katod disalut oksida logam atau

tidak

18 Senapang elektron merupakan satu alat untuk menjadikan alur elektron

A halus dan bercasB bercas dan berjisimC berhalaju tinggi dan bercasD halus dan berhalaju tinggi

19 Rajah menunjukkan struktur sebuah tiub sinar katod.Elektron-elektron dihasilkan di filamen F melalui proses pancaran termion.

(a) Terangkan apakah yang dimaksudkan dengan proses pancaran termion ?

.............................................................................(b) Apakah fungsi anod,A,dalam tiub sinar

katod ini?

.............................................................................(c) Mengapakah ruang di dalam tiub sinar

katod itu mesti vakum?

.............................................................................

.............................................................................

(d) Apakah yang terjadi kepada tenaga elektron-eklektron yang berlanggardengan skrin tiub sinar katod?

.............................................................................

.............................................................................

(e) Terangkan apa yang terjadi jika arus melalui filamen F ditinggikan.

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................(f) Apakah yang terjadi kepada alur elektron

jika suis pada rajah dihidupkan.

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................(g) Beza keupayaan di antara filamen,F dan

anod,A ialah 8 kV.(i) Jika cas satu elektron ialah

1.6 x 10-19 C,hitungkan tenaga kinetik elektron.

(ii) Hitungkan halaju elektron sampai ke skrin.(Jisim elektron = 9.0 x 10-31 kg)

20 Rajah menunjukkan sebuah tiub Palang Maltase yang digunakan untuk mengkaji ciri elektron.(a) Apabila suis B dihidupkan satu bayang

palang Maltase dihasilkan.(i) Apakah punca yang menghasilkan

bayang itu?

.............................................................................(ii) Apakah kesimpulan yang boleh

dibuat berdasarkan pemerhatian di atas?

.............................................................................

.............................................................................(b) Apabila suis B dan suis A dihidupkan,

apakah yang diperhatikan dan berikan kesimpulan.

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................(c) Jika sebatang magnet kuat didekatkan

skrin pendarflour didapati bayang terpesong.(i) Apakah kesimpulan yang boleh dibuat.

.............................................................................(ii) Nyatakan Hukum yang digunakan

untuk menentukan arah pesongan.

(d) Apabila Palang Maltase digantikan dengan sebuah kipas kecil yang ringan apakah yang terjadi dan jelaskan jawapan anda.

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................

.............................................................................(e) Nyatakan perbezaan antara Tiub Palang

Maltase dengan Tiub Perrin.

.............................................................................

21 (a) Apakah yang dimaksudkan dengan proses pancaran termion?

(b) Huraikan faktor-faktor yang mempengaruhi kadar pancaran termion.

(c) Nyatakan empat ciri alur elektron.

(d) Huraikan struktur dan prinsip operasi sebuah senapang elektron.

(e) Beza keupayaan antara anod dan katod sebuah senapang elektron adalah 5000 V.Tentukan halaju elektron.

(e = 1.6 x 10-19 C , m = 9 x 10-31 kg)