Главная стр 1стр 2 ... стр 6стр 7
скачать

История развития электроники


1.   Введение

  Электроника представляет собой бурноразвивающуюся отрасль науки и техники. Она изу­ча­ет физические основы и практическое применение различных электронных приборов. К физи­чес­кой электронике относят: электронные и ионные процессы в газах и проводниках, на поверх­ности раздела между вакуумом и газом, твердыми и жидкими телами. К технической электронике относят изучение устройства электронных приборов и их применение. Область, посвященная применению электронных приборов в промышленности, называется Промышленной Электроникой.

  Успехи электроники в значительной степени стимулированы развитием радиотехники. Элек­троника и радиотехника настолько тесно связаны, что в 50–е годы их объединяют и эту об­ласть техники называют Радиоэлектроника. Радиоэлектроника сегодня это комплекс областей науки и техники, связанных с проблемой передачи, приема и преобразования информации при помощи электромагнитных колебаний и волн в радио и оптическом диапазоне частот. Электронные приборы служат основными элементами радиотехнических устройств и оп­ре­деляют важнейшие показатели радиоаппаратуры. С другой стороны многие проблемы в радиотех­нике привели к изобретению новых и совершенствованию действующих электронных приборов. Эти приборы применяются в радиосвязи, телевидении, при записи и воспроизведении звука, в ра­дио­лакации, в радионавигации, в радиотелеуправлении, радиоизмерении и других областях радио­техники.

Современный этап развития техники характеризуется все возрастающим проникновением электроники во все сферы жизни и деятельности людей. По данным американской статистики до 80% от объема всей промышленности занимает электроника. Достижения в области электроники способствуют успешному решению сложнейших научно–технических проблем. Повышению эф­фек­тив­ности научных исследований, созданию новых видов машин и оборудования. Разработке эффективных технологий и систем управления: получению материала с уникальными свойствами, совершенствованию процессов сбора и обработки информации. Охватывая широкий круг научно–технических и производственных проблем, электроника опирается на достижения в различных об­ластях знаний. При этом с одной стороны электроника ставит задачи перед другими науками и произ­водством, стимулируя их дальнейшее развитие, и с другой стороны вооружает их качествен­но новыми техническими средствами и методами исследования. Предметами научных исследо­ва­ний в электронике являются:

1.    Изучение законов взаимодействия электронов и других заряженных частиц с электромагнит­ными полями.

2.    Разработка методов создания электронных приборов, в которых это взаимодействие использу­ется для преобразования энергии с целью передачи, обработки и хранения информации, автомати­зации производственных процессов, создания энергетических устройств, создания контрольно–из­ме­ри­тельной аппаратуры, средств научного эксперимента и других целей.

Исключительно малая инерционность электрона позволяет эффективно использовать взаи­мо­действие электронов, как с макрополями внутри прибора, так и микрополями внутри атома, мо­ле­кулы и кристаллической решетки, для генерирования преобразования и приема электромагнит­ных колебаний с частотой до 1000ГГц. А также инфракрасного, видимого, рентгеновского и гамма излучения. Последовательное практическое освоение спектра электромагнитных колебаний явля­ется характерной чертой развития электроники.

2.   Фундамент развития электроники

2.1. Фундамент электроники был заложен трудами физиков в XVIII– XIX в. Первые в мире исследования электрических разрядов в воздухе осуществили академики Ломоносов и Рихман в России и независимо от них американский ученый Франкель. В 1743 г. Ломоносов, в оде "Вечер­ние размышления о божьем величие", изложил идею об электрической природе молнии и север­ного сияния. Уже в 1752 году Франкель и Ломоносов показали на опыте с помощью "громовой машины", что гром и молния представляют собой мощные электрические разряды в воздухе. Ломо­носов установил также, что электрические разряды имеются в воздухе и при отсутствии грозы, т.к. и в этом случае из "громовой машины" можно было извлекать искры. "Громовая машина" представляла собой Лейденскую банку, установленную в жилом помещении. Одна из обкладок которой была соединена проводом с металлической гребенкой или острием, укрепленным на шесте во дворе.

  В 1753 г. во время опытов был убит молнией, попавшей в шест, профессор Рихман, прово­дивший исследования. Ломоносов создал и общую теорию грозовых явлений, представляющую собой прообраз современной теории гроз. Ломоносов исследовал также свечение разряженного воздуха под действием машины с трением.

  В 1802 году профессор физики Петербургской медико-хирургической академии – Василий Владимирович Петров впервые, за несколько лет до английского физика Дэви, обнаружил и опи­сал явление электрической дуги в воздухе между двумя угольными электродами. Кроме этого фун­да­ментального открытия, Петрову принадлежит описание разнообразных видов свечения разряженного воздуха при прохождении через него электрического тока. Свое открытие Петров описывает так: "Если на стеклянную плитку или скамеечку со стеклянными ножками будут поло­жены 2 или 3 древесных угля, и если металлическими изолированными направителями, сообщен­ными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстоянии от одной до трех линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее разгораются, и от которого темный покой освещен быть может. " Работы Петрова были истолкованы только на русском языке, зарубежным ученым они были не доступны. В России значимость работ не было понято, и они были забыты. Поэтому открытие дугового разряда было приписано английскому физику Дэви.

Начавшееся изучение спектров поглощения и излучения различных тел привело немецкого уче­ного Плюккера к созданию Гейслеровых трубок. В 1857 году Плюккер установил, что спектр Гей­слеровой трубки, вытянутой в капилляр и помещенной перед щелью спектроскопа, однозначно характеризует природу заключенного в ней газа и открыл первые три линии, так называемой Баль­меровской спектральной серии водорода. Ученик Плюккера Гитторф изучал тлеющий разряд и в 1869 году опубликовал серию исследований электрической проводимости газов. Ему совместно с Плюккером принадлежат первые исследования катодных лучей, которые продолжил англичанин Крукс.

Существенный сдвиг в понимании явления газового разряда был вызван работами англий­ского ученого Томсона, открывшего существование электронов и ионов. Томсон создал Кавен­диш­скую лабораторию откуда вышел ряд физиков исследователей электрических зарядов газов (Таундсен, Астон, Резерфорд, Крукс, Ричардсон). В дальнейшем эта школа внесла крупный вклад в развитие электроники. Из русских физиков над исследованием дуги и практическим ее приме­нением для освещения работали: Яблочков (1847–1894), Чиколев (1845–1898), Славянов (сварка, переплавка металлов дугой), Бернардос(применение дуги для освещения). Несколько позднее иссле­дованием дуги занимались Лачинов и Миткевич. В 1905 году Миткевич установил природу процессов на катоде дугового разряда. Не самостоятельным разрядом воздуха занимался Столетов (1881–1891). Во время его классического исследования фотоэффекта в Московском университете Столетов для эксперимента построил "воздушный элемент" (В.Э.) с двумя электродами в воздухе, дающим электрический ток без включения в цепь посторонних ЭДС только при внешнем освеще­нии катода. Столетов назвал этот эффект актиноэлектрическим. Он изучал этот эффект как при повышенном атмосферном давлении, так и при пониженном. Специально построенная Столето­вым аппаратура давала возможность создавать пониженное давление до 0,002 мм. рт. столба. В этих условиях актиноэлектрический эффект представлял собой не только фототок, но и фототок усиленный самостоятельным газовым разрядом. Свою статью об открытии этого эффекта Столе­тов закончил так: "Как бы ни пришлось окончательно сформулировать объяснение актино­элек­три­ческих разрядов, нельзя не признать некоторые своеобразные аналогии между этими явлени­ями и давно знакомыми, но до сих пор малопонятными, разрядами Гейслеровых и Круксовых тру­бок. Желая при моих первых опытах ориентироваться среди явлений представляемых моим сет­ча­тым конденсатором я невольно говорил себе, что передо мной Гейслеровая трубка, могущая действовать и без разряжения воздуха с посторонним светом. Там и здесь явления электри­чес­кие тесно связанны со световыми явлениями. Там и здесь катод играет особую роль и пови­димому распыляется. Изучение актиноэлектрических разрядов обещает пролить свет на процессы распространения электричества в газах вообще…" Эти слова Столетова всецело оправдались.

  В 1905 году Эйнштейн дал толкование фотоэффекту, связанного со световыми квантами и установил закон, названный его именем. Таким образом, фотоэффект, открытый Столетовым, ха­рак­теризует следующие законы:

1)    Закон Столетова – количество имитируемых в единицу времени электронов пропорционально, при прочих равных условиях, интенсивности падающего на поверхность катода света. Равные условия здесь надо понимать как освещение поверхности катода монохраматическим светом одной и той же длины волны. Или светом одного и того же спектрального состава.

2)    Максимальная скорость электронов покидающих поверхность катода при внешнем фотоэффекте определяется соотношением: , где  - величина кванта энергии монохроматического излучения падающего на поверхность катода; – работа выхода электрона из металла.

3)    Скорость фотоэлектронов покидающих поверхность катодов не зависит от интенсивности падающего на катод излучения.

  Впервые обнаружил внешний фотоэффект немецкий физик Герц (1887г.). Экспериментируя с открытым им электромагнитным полем, Герц заметил, что в искровом промежутке приемного контура искра, обнаруживающая наличие электрических колебаний в контуре проскакивает при прочих равных условиях легче в том случае если на искровой промежуток падает свет от искрового разряда в генераторном контуре.

  В 1881 году Эдисон впервые обнаружил явление термоэлек­тронной эмиссии. Проводя раз­лич­ные эксперименты с угольными лампами накаливания, он построил лампу содержащую в ваку­уме, кроме угольной нити, еще металлическую пластинку А от которой был выведен проводник Р. Если соединить провод через гальванометр с положительным концом нити, то через гальванометр идет ток, если соединить с отрицательным, то ток не обнаруживается. Это явление было названо эффектом Эдисона. Явление испускания электронов раскаленными металлами и другими телами в вакууме или в газе было названо термоэлектронной эмиссией.



скачать

следующая >>
Смотрите также:
История развития электроники
1185.12kb.
Учебная программа дисциплины " современные проблемы физической электроники"
110.81kb.
Дата занятия
322.77kb.
Экзаменационные вопросы к курсу лекций «Проблемы современной электроники» Тема 1 Магнитная и сегнетоэлектрическая память
32.73kb.
Экзаменационные вопросы по курсу "электроника"
27.21kb.
1. развитие культур и цивилизаций история развития отдельных моно- и поликультур, отграниченных цивилизаций, история их возникновения и развития
120.45kb.
Не зная прошлого развития науки, трудно понять ее настоящее. История развития математики
104.41kb.
Внеклассное мероприятие по информатике: Занятие в Интернет клубе " История развития вычислительной техники в лицах"
79.62kb.
Пожалуйста, не надо пахать землю! (перспективы развития тепличного хозяйства.)
30.68kb.
Программа дисциплины «Методы изучения истории»
200.55kb.
Программа дисциплины «Источниковедение отечественной истории XI -xx вв.»
298.15kb.
Программа дисциплины «Историческая география»
265.78kb.