Оглавление | Видео опыты по химии | Видео опыты по физике | На главную страницу |
Химия и Химики № 2 2014 Журнал Химиков-Энтузиастов |
Магнит, монитор и электроны В.Н. Витер |
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
Сейчас у многих стоят жидкокристаллические мониторы. Традиционные мониторы с лучевыми трубками отходят в прошлое - как и телевизоры. Но у меня остался. Прогресс - прогрессом, а со старыми мониторами можно сделать кое-что интересное.
В начале девяностых, когда я учился в старших классах, в одной из комнат школы был цветной телевизор. Тогда я решил провести эксперимент: к экрану работающего телевизора поднес магнит и поводил ним вдоль экрана. К тому времени я уже знал, что изображение телевизора формируется пучком электронов, который бегает по экрану, покрытому люминофором. Электроны должны отклоняться в магнитном поле. Тем не менее, результат получился неожиданным. Вокруг магнита образовались окрашенные в разные цвета сектора. Границы этих секторов представляли собой не прямую линию, а отрезки спирали (некое подобие цветного водоворота с магнитом в центре). Логично предположить, что таких цветов было 3 (телевизионную картинку формируют три цвета: красный, зеленый и синий), но визуально я этого не помню. Прошло больше двадцати лет, и я решил повторить этот опыт: не просто повторить, но заснять и описать. Телевизора у меня уже давно нет (за ненадобностью отдал его другу), так что пришлось использовать компьютерный монитор. Были реальные опасения его испортить, но решил рискнуть. Для начала поднес к монитору магнит, извлеченный из старого радиоприемника. Сперва - не очень близко. Изображение на экране стало деформироваться, а его цветовая гамма - меняться. Там, где был зеленый - теперь синий или желтый, где был красный - теперь голубой и т.д. Причем эти искажения цветов происходили локально. Когда я водил магнитом вдоль монитора, картинка "плыла", а цвета постоянно менялись. Вывел на экран светлый фон (Проводник с папками) - обнаружил, что если приблизить магнит к экрану, на нем появляются полосы в форме дуг, а если магнит прислонить к стеклу, возникает сложная структура из цветных ячеек - симметричный узор. В случае большого магнита узор занял весь экран. Когда я попробовал взять маленький, но мощный неодимовый магнит - постигло разочарование. Узор из цветных ячеек вокруг него образовывался, но занимал лишь небольшую площадь. Прислонил к экрану оба магнита и сблизил их - возникли линии, которые соединяли два магнита: так удалось визуализировать силовые линии магнитного поля. Как и предполагалось, эксперимент не прошел безнаказанно: после прекращения действия магнитов искажения цветов и яркости картинки не исчезли. На экране появились серые и цветные зоны, детали изображения имели неестественные цвета. Другими словами, появилась остаточная намагниченность. Я смутно помнил, что в меню монитора есть пункт с изображением перечеркнутой подковы (магниты, используемые в учебных целях, раньше часто имели такую форму). Он означает "размагнитить"? Попробовал нажать. Раздался щелчок, как будто у монитора отошел шнур питания, изображение дрогнуло - после этого искажение цветов и яркости исчезло. При просмотре видео заметно, что в этот момент изображение наполнилось цветными полосами. Теперь о видео. Фотографирование и видеосъемка картинки с мониторов (вроде моего) - не совсем благодарное занятие. Ведь изображение на экране не статическое: оно формируется электронным лучом, который двигается по экрану с определенной частотой (в конкретном случае - 75 Гц). В результате на видео картинка получается мигающей, по ней пробегают серые полосы. Так что качество снятых видео и фотографий далеко не супер. |
Магнит, монитор и электроны |
Изображение такое качественное потому, что это не фото, а картинка, скопированная с помощью клавиши Print Screen.
В случае магнита такой номер не пройдет. Не пробовал, но можете не сомневаться: таким способом вам не удастся запечатлеть искажения, вносимые магнитом. |
Неодимовый магнит |
После прекращения действия магнита на мониторе остались серые и цветные пятна - появилась остаточная намагниченность
|
Размагнитим... |
Новая попытка |
Поднесем магнит ближе... |
Размагнитим |
|
Магнит, электроны и муаровые узоры mntc.ru |
№3 2009
Некоторые видели цветные пятна на электролюминесцентном мониторе при поднесении магнита. Чтобы разобраться в сути этого явления, мы взяли мощнейший редкоземельный магнит. Посмотрите, что из этого получилось... |
Этот экран был когда-то синим... |
При намагничивании все цвета (кроме черного) на экране искажаются. Интересно, что при помещении магнита в определенное место возле монитора все становится, как было, но при удалении оттуда - портится.
|
Трехсторонняя симметрия вот этого последнего муарового узора наводит на мысль, что пиксели экрана расположены не иначе, как треугольничком.
Намагничивание экрана стирает различие между красными, синими и зелеными полосами. При поднесении магнита они выглядят совершенно одинаково, а при удалении - совершенно не похожи на исходные. |
Из следующего рисунка ясна суть цветовой динамики пикселей в поле магнита. В верхней зоне монохромного цвета (красный, синий или зеленый), один пучок электронов всегда попадает на одну точку из треугольника, как бы его не смещал магнит. В средней зоне - двойного цвета - всегда горят какие-то две точки. То есть всегда НЕ горит одна из трех - поэтому узор геометрически подобен верхнему. И, наконец, в нижней зоне белого (тройного цвета) мы видим слабый двойной муар - это значит, что один из цветов светит немного слабее, чем другие.
|
Распределение узора вокруг магнита наводит на догадку о том, что делает магнит на самом деле - он поворачивает электроны вокруг себя! Для проверки этой гипотезы мы создали координатную сетку (PrintScreen таблицы Excel, инвертированный в Paint). И она показала, что это действительно так!
|
Вероятно, это имеет такое объяснение: на глубине залегания люминофора под стеклом экрана поле вокруг контура магнита направлено во все стороны от его центра. Сила Лоренца смещает электроны перпендикулярно направлению их движения и перпендикулярно вектору магнитного поля. В данном случае это и означает - вокруг магнита по часовой стрелке.
|
На мониторе можно также понаблюдать динамику поля двух взаимодействующих магнитов:
|
Компьютерная обработка позволяет придать объемность этим волнам на поверхности экрана, что делает картинку совсем наглядной:
|
А если у волн убрать цвет, то сразу увидим, какой цвет светит слабее других - это красный. Кроме того видны тоненькие темные границы между пикселями. То есть они расположены "впритык", но не переходят плавно один в другой, как могло бы показаться нашему глазу из цветной картинки. Напрашивается вывод о шестиугольной форме пикселей и о самом экране в виде пчелиных сот, "раскрашенных" в три цвета.
|
Муаровый узор служит нам здесь своего рода микроскопом. И в свете этой идеи картина на самой первой фотографии монитора вверху - не что иное как увеличенное в тысячи раз изображение участка экрана из нескольких пикселей! Причем, не какого-то конкретного участка, а усреднено - всех. В этом свете все полученные нами ранее снимки выглядят еще осмысленнее и интереснее! Следующая фотка сделана вовсе не на электронном микроскопе: просто должным образом обработанные наименее искаженные участки фотографий муара показывают нам не только форму, но и структуру отдельных пикселей - мы видим, что на синих есть светлые пятна по границе с красными, а на красных - темные пятна по границам с синими. На зеленых пикселях никаких образований нет. Скорее всего, эти особенности связаны с конструкцией и технологией создания пикселей. Еще можно предположить, что пиксели имеют разный размер (красные самые маленькие), но слишком большое искажение на фотографиях не позволяет это однозначно утверждать.
|
И еще один эксперимент: если бы электроны, подсвечивающие красные, синие и зеленые пиксели имели разную энергию, то при поднесении магнита к экрану белая линия расплывалась бы на три цветных. Если одинаковую - то просто искривлялась бы, что и имеет место на практике.
Вот как много можно узнать об электронах и пикселях с помощью хорошего магнита! |
Комментарии
К1
Помню, тоже в детстве поднёс магнит к цветному телевизору.
Муар был красивый! Правда, чуть позднее появился ещё один муар - от ремня на "мягком месте". Потому что ныне существующей у мониторов функции "дегаус" тогда не было, и это делалось вручную - с помощью телемастера с дросселем. Которого нужно было ждать неделю. К1-1 Было, было. Только "дегауссом" не называлось. Называлось это "петля размагничивания", представляющая собой обмотку, расположенную по периметру крепёжного бандажа экрана ЭЛТ. Запитывалась она от сети через терморезистор с положительным ТКС (были и другие схемы), таким образом, при включении ящика в петле протекал ток большой величины, обеспечивая размагничивание ЭЛТ. С течением времени, по мере прогрева терморезисторов, ток в петле уменьшался до величины, близкой к нулю. Насчет "муара" на "мягком месте" - это правильно, поскольку трубку можно запросто убить. Не знаю, как в случае постоянного магнита (не пробовал), но в случае с внешней петлёй (устройство, которым пользовался мастер), при её неправильном применении можно получить отслойку люминофора. Вспомните, сколько в те времена стоила ЭЛТ, и как её сложно было достать, и поймёте, что муар на ж... - ещё не самое страшное. Вот терморезистор: А вот и сама петля. Лучшего изображения найти не удалось. По периметру ЭЛТ проходит как бы толстый кабель. Это и есть петля размагничивания. |