Як відкриття сером Оуеном Річардсоном термоелектронної емісії створило сучасну індустрію електроніки
Сер Оуен Уілланс Річардсон зробив набагато більше, ніж просто вивчав фізику. Він допоміг створити двигун, який привів у рух XX століття. Народившись у Дьюсбері, Йоркшир, 1879 року, він присвятив своє життя вивченню поведінки електронів. Його дослідження причин, через які нагрітий метал випускає частинки, безпосередньо призвели до винаходу вакуумної лампи. Без цього відкриття не було б ранніх радіо, телевізорів та комп’ютерів, що визначили сучасне життя.
Він закінчив Трініті-коледж у Кембриджі у 1900 році. Там він навчався у Дж. Дж. Томсона в Кавендіській лабораторії. Ці відносини виявились визначальними. Томсон відкрив електрон. Річардсон взяв цю абстракцію і з’ясував, як нею керувати.
Доказ джерела емісії електронів
Початок 1900-х років був бурхливим часом у фізиці. Вчені знали, що електрика може протікати через газ, але не розуміли, як працюють вакуумні лампи. Деякі дослідники вважали, що при нагріванні металу всередині трубки електрично заряджені частинки виділяють навколишні молекули повітря або газу. Це розумне припущення. Повітря є. Тепло є. Струм присутній.
Річардсон довів, що вони помилялися.
У 1911 році він переконливо продемонстрував, що електрони виходять не з навколишнього повітря, а з нагрітого металу. Це стало фундаментальною зміною у розумінні «термоелектронної емісії». Це показало, що лише тепла достатньо для вивільнення електронів з кристалічної решітки металу.
Рівняння, що змінило технології
У тому ж році він запропонував математичну формулу для пояснення цього явища. Швидкість емісії електронів прямо пропорційна до абсолютної температури металу. Це називається законом Річардсона або рівнянням Річардсона-Дашмана.
Чому це важливо сьогодні?
Це рівняння дозволяє інженерам створювати досконаліші вакуумні лампи. Воно дає передбачуваний спосіб керування потоком електронів. До цього розробка вакуумних ламп була серією проб і помилок. Закон Річардсона дозволив точно розрахувати, який струм вироблятиме нагріта нитка за заданої температури. Ця точність прискорила розвиток електроніки десятиліття.
Від Прінстона до Королівського коледжу
Академічна кар’єра Річардсона розвивалася стрімко. З 1906 по 1913 він був професором фізики в Прінстонському університеті. У 1914 році він повернувся до Англії і обійняв посаду в Королівському коледжі Лондона. Він став професором фізики, а десятьма роками пізніше — директором з наукових досліджень.
Він вийшов на пенсію у 1944 році. На той час світ уже змінився. Вакуумні лампи, теоретичне обґрунтування яких допоміг створити, сприяли створенню глобальних систем зв’язку. У 1939 році він був присвячений лицарям за свої заслуги перед наукою.
Нобелівська премія та спадщина
Він отримав Нобелівську премію з фізики у 1928 році. Премія була присуджена за дослідження емісії електронів з нагрітих металів. Це “базовий принцип” технології вакуумних ламп.
Вакуумні лампи в даний час значно застаріли в споживчій електроніці, поступившись місцем твердотільних транзисторів. Але принцип залишається тим самим. Розуміння того, як тепло впливає на рух електронів, як і раніше, важливе для потужної електроніки, аерокосмічних компонентів і певних типів датчиків.
Річардсон помер в Алтоні, Хемпшир, 1959 року.
