ویکیوم میں برقی کرنٹ

ایک تکنیکی معنوں میں، خلا کو خلا کہا جاتا ہے، مادے کی مقدار جس میں ایک عام گیسی میڈیم کے مقابلے میں، غیر معمولی ہے۔ ویکیوم پریشر ماحول کے دباؤ سے کم از کم دو آرڈرز کم ہے۔ اس طرح کے حالات میں، اس میں عملی طور پر کوئی مفت چارج کیریئر نہیں ہیں۔

لیکن جیسا کہ ہم جانتے ہیں۔ بجلی کے جھٹکے برقی میدان کے عمل کے تحت چارج شدہ ذرات کی ترتیب شدہ حرکت کہلاتا ہے، جب کہ خلا میں، تعریف کے مطابق، چارج شدہ ذرات کی اتنی تعداد نہیں ہے جو ایک مستحکم کرنٹ بنانے کے لیے کافی ہو۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ ویکیوم میں کرنٹ بنانے کے لیے ضروری ہے کہ کسی نہ کسی طرح اس میں چارج شدہ ذرات کو شامل کیا جائے۔

1879 میں، تھامس ایڈیسن نے تھرمیونک تابکاری کا رجحان دریافت کیا، جو آج دھاتی کیتھوڈ (منفی الیکٹروڈ) کو اس حالت میں گرم کرکے خلا میں مفت الیکٹران حاصل کرنے کے ثابت شدہ طریقوں میں سے ایک ہے کہ الیکٹران اس سے باہر اڑنے لگتے ہیں۔ یہ رجحان بہت سے ویکیوم الیکٹرانک آلات میں استعمال ہوتا ہے، خاص طور پر ویکیوم ٹیوبوں میں۔

آئیے ایک ویکیوم میں دو دھاتی الیکٹروڈ رکھیں اور انہیں ڈی سی وولٹیج کے ذریعہ سے جوڑیں، پھر منفی الیکٹروڈ (کیتھوڈ) کو گرم کرنا شروع کریں۔ اس صورت میں، کیتھوڈ کے اندر الیکٹرانوں کی حرکی توانائی بڑھ جائے گی۔ اگر الیکٹران کی اضافی توانائی اس طریقے سے حاصل کی گئی ممکنہ رکاوٹ (کیتھوڈ میٹل کے کام کو انجام دینے کے لیے) پر قابو پانے کے لیے کافی نکلے، تو ایسے الیکٹران الیکٹروڈز کے درمیان کی جگہ میں فرار ہونے کے قابل ہو جائیں گے۔

چونکہ الیکٹروڈ کے درمیان ہے برقی میدان (مذکورہ بالا ذریعہ کے ذریعہ تخلیق کیا گیا ہے)، اس فیلڈ میں داخل ہونے والے الیکٹرانوں کو انوڈ (مثبت الیکٹروڈ) کی سمت میں تیز ہونا شروع ہونا چاہئے، یعنی، نظریاتی طور پر، ایک خلا میں برقی کرنٹ واقع ہوگا۔

لیکن یہ ہمیشہ ممکن نہیں ہے، اور صرف اس صورت میں جب الیکٹران بیم کیتھوڈ کی سطح پر موجود ممکنہ گڑھے پر قابو پانے کے قابل ہو، جس کی موجودگی کیتھوڈ (الیکٹران کلاؤڈ) کے قریب خلائی چارج کی ظاہری شکل کی وجہ سے ہے۔

کچھ الیکٹرانوں کے لیے الیکٹروڈز کے درمیان وولٹیج ان کی اوسط حرکی توانائی کے مقابلے میں بہت کم ہوگا، یہ کنویں سے باہر نکلنے کے لیے کافی نہیں ہوگا اور وہ واپس چلے جائیں گے، اور کچھ کے لیے یہ اتنا زیادہ ہوگا کہ الیکٹرانوں کو پرسکون کرنے کے لیے اور برقی میدان سے تیز ہونا شروع ہو جاتا ہے۔ اس طرح، الیکٹروڈز پر جتنی زیادہ وولٹیج لگائی جائے گی، اتنے ہی زیادہ الیکٹران کیتھوڈ کو چھوڑ دیں گے اور خلا میں کرنٹ کیریئر بن جائیں گے۔

لہذا، ویکیوم میں واقع الیکٹروڈز کے درمیان وولٹیج جتنا زیادہ ہوگا، کیتھوڈ کے قریب ممکنہ کنویں کی گہرائی اتنی ہی کم ہوگی۔نتیجے کے طور پر، یہ پتہ چلتا ہے کہ تھرمیونک تابکاری کے دوران ویکیوم میں موجودہ کثافت کا تعلق انوڈ وولٹیج سے ہے جسے لینگموئیر کا قانون کہا جاتا ہے (امریکی ماہر طبیعیات ارونگ لینگموئیر کے اعزاز میں) یا تیسرے کے قانون:

اوہم کے قانون کے برعکس، یہاں رشتہ غیر خطی ہے۔ نیز، جیسے جیسے الیکٹروڈز کے درمیان ممکنہ فرق بڑھتا جائے گا، ویکیوم کرنٹ کی کثافت اس وقت تک بڑھے گی جب تک کہ سنترپتی نہ ہوجائے، ایسی حالت جہاں کیتھوڈ پر الیکٹران کلاؤڈ سے تمام الیکٹران انوڈ تک پہنچ جاتے ہیں۔ الیکٹروڈ کے درمیان ممکنہ فرق کو مزید بڑھانے سے کرنٹ میں اضافہ نہیں ہوگا۔ آر

مختلف کیتھوڈ مواد میں مختلف اخراج ہوتا ہے، جس کی خصوصیت سنترپتی کرنٹ سے ہوتی ہے۔ سنترپتی کرنٹ کی کثافت کا تعین رچرڈسن-دیشمان فارمولے سے کیا جا سکتا ہے، جو موجودہ کثافت کو کیتھوڈ مواد کے پیرامیٹرز سے منسلک کرتا ہے:

یہاں:

یہ فارمولہ کوانٹم کے اعدادوشمار کی بنیاد پر سائنسدانوں نے اخذ کیا تھا۔