ভ্যাকুয়ামে বৈদ্যুতিক প্রবাহ
একটি প্রযুক্তিগত অর্থে, স্থানকে একটি ভ্যাকুয়াম বলা হয়, একটি সাধারণ বায়বীয় মাধ্যমের তুলনায় পদার্থের পরিমাণ নগণ্য। ভ্যাকুয়াম চাপ বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে কমপক্ষে দুটি মাত্রার কম; এই ধরনের অবস্থার অধীনে, এটিতে কার্যত কোন বিনামূল্যে চার্জ ক্যারিয়ার নেই।
কিন্তু আমরা জানি বৈদ্যুতিক শক একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়াকলাপের অধীনে চার্জযুক্ত কণার আদেশকৃত গতিবিধি বলা হয়, যখন একটি শূন্যস্থানে, সংজ্ঞা অনুসারে, এমন কোন চার্জযুক্ত কণা নেই যা একটি স্থিতিশীল স্রোত গঠনের জন্য যথেষ্ট। এর মানে হল যে একটি ভ্যাকুয়ামে একটি কারেন্ট তৈরি করার জন্য, এটিতে কোনওভাবে চার্জযুক্ত কণা যোগ করা প্রয়োজন।
1879 সালে, টমাস এডিসন থার্মিওনিক বিকিরণের ঘটনাটি আবিষ্কার করেছিলেন, যা আজ ধাতব ক্যাথোড (নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড) গরম করার মাধ্যমে একটি ভ্যাকুয়ামে মুক্ত ইলেকট্রন পাওয়ার একটি প্রমাণিত উপায় যা ইলেকট্রনগুলি এটি থেকে উড়তে শুরু করে। এই ঘটনাটি অনেক ভ্যাকুয়াম ইলেকট্রনিক ডিভাইসে, বিশেষ করে ভ্যাকুয়াম টিউবে ব্যবহৃত হয়।
একটি ভ্যাকুয়ামে দুটি ধাতব ইলেক্ট্রোড রাখুন এবং একটি ডিসি ভোল্টেজ উত্সের সাথে সংযুক্ত করুন, তারপর নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড (ক্যাথোড) গরম করা শুরু করুন। এই ক্ষেত্রে, ক্যাথোডের ভিতরে ইলেকট্রনগুলির গতিশক্তি বৃদ্ধি পাবে। যদি অতিরিক্তভাবে এইভাবে প্রাপ্ত ইলেকট্রন শক্তি সম্ভাব্য বাধা অতিক্রম করার জন্য যথেষ্ট বলে প্রমাণিত হয় (ক্যাথোড ধাতুর কার্য সম্পাদন করার জন্য), তবে এই ধরনের ইলেকট্রনগুলি ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে স্থানটিতে পালাতে সক্ষম হবে।
যেহেতু ইলেক্ট্রোডের মধ্যে রয়েছে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র (উপরের উত্স দ্বারা তৈরি), এই ক্ষেত্রে প্রবেশ করা ইলেকট্রনগুলি অ্যানোডের দিকে ত্বরান্বিত হতে শুরু করবে (ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড), অর্থাৎ, তাত্ত্বিকভাবে, একটি ভ্যাকুয়ামে বৈদ্যুতিক প্রবাহ ঘটবে।
কিন্তু এটি সবসময় সম্ভব হয় না, এবং শুধুমাত্র যদি ইলেক্ট্রন বিম ক্যাথোডের পৃষ্ঠের সম্ভাব্য পিটকে অতিক্রম করতে সক্ষম হয়, যার উপস্থিতি ক্যাথোডের (ইলেক্ট্রন মেঘ) কাছাকাছি একটি স্থান চার্জের উপস্থিতির কারণে।
কিছু ইলেকট্রনের জন্য ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে ভোল্টেজ তাদের গড় গতিশক্তির তুলনায় খুব কম হবে, এটি কূপ থেকে বেরিয়ে যাওয়ার জন্য যথেষ্ট হবে না এবং তারা ফিরে যাবে, এবং কিছুর জন্য এটি ইলেকট্রনগুলিকে শান্ত করার জন্য যথেষ্ট উচ্চ হবে - পরবর্তীতে এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দ্বারা ত্বরান্বিত হতে শুরু করে। এইভাবে, ইলেক্ট্রোডগুলিতে যত বেশি ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হবে, তত বেশি ইলেকট্রন ক্যাথোড ত্যাগ করবে এবং ভ্যাকুয়ামে বর্তমান বাহক হয়ে উঠবে।
সুতরাং, ভ্যাকুয়ামে অবস্থিত ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে ভোল্টেজ যত বেশি হবে, ক্যাথোডের কাছাকাছি সম্ভাব্য কূপের গভীরতা তত কম হবে।ফলস্বরূপ, দেখা যাচ্ছে যে থার্মিয়নিক বিকিরণের সময় ভ্যাকুয়ামে বর্তমান ঘনত্ব ল্যাংমুইরের আইন (আমেরিকান পদার্থবিজ্ঞানী আরভিং ল্যাংমুইরের সম্মানে) বা তৃতীয় আইন নামে একটি সম্পর্ক দ্বারা অ্যানোড ভোল্টেজের সাথে সম্পর্কিত:
ওহমের সূত্রের বিপরীতে, এখানে সম্পর্কটি অ-রৈখিক। এছাড়াও, ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে সম্ভাব্য পার্থক্য বাড়লে, ভ্যাকুয়াম কারেন্টের ঘনত্ব বৃদ্ধি পাবে যতক্ষণ না সম্পৃক্ততা ঘটবে, এমন একটি অবস্থা যেখানে ক্যাথোডে ইলেকট্রন মেঘ থেকে সমস্ত ইলেকট্রন অ্যানোডে পৌঁছায়। ইলেক্ট্রোডের মধ্যে সম্ভাব্য পার্থক্য আরও বাড়ানোর ফলে কারেন্ট বৃদ্ধি পাবে না। আর
বিভিন্ন ক্যাথোড পদার্থের বিভিন্ন নির্গততা থাকে, যা সম্পৃক্ততা কারেন্ট দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। স্যাচুরেশন কারেন্টের ঘনত্ব রিচার্ডসন-দেশমান সূত্র দ্বারা নির্ণয় করা যেতে পারে, যা ক্যাথোড উপাদানের পরামিতিগুলির সাথে বর্তমান ঘনত্বের সাথে সম্পর্কিত:
এখানে:
এই সূত্রটি কোয়ান্টাম পরিসংখ্যানের উপর ভিত্তি করে বিজ্ঞানীদের দ্বারা উদ্ভূত হয়েছিল।