首頁 生活中的化學

4.2 飯後

● 看電視

吃完晚飯並收拾好廚房後,你坐在客廳的沙發上看電視。你對電視節目缺乏興致,因為你隻是偶爾看看新聞、自然和科學紀錄片以及電影。你一直都認為電視是一個非常棒的傳媒工具,具有巨大的文化潛力(在過去的意大利,它有著重要的教育作用)。但一段時間以來,電視節目內容的平均質量屢創新低。不過,撇開節目內容,電視機本身可以稱得上技術瑰寶,其背後是幾個世紀以來積累的科學知識,當然其中也不能缺少化學。

幾年前,幾乎所有電視的顯示器使用的都是陰極射線管(cathode-ray tube, CRT)。陰極射線管最早由英國物理學家、化學家威廉·克魯克斯於1870年左右研製。克魯克斯借助這種裝置揭示了所謂的陰極射線(cathode ray)。19世紀末,英國物理學家約瑟夫·約翰·湯姆森發現,陰極射線由帶有負電荷的微觀粒子束組成,這些粒子被稱為電子。原子的外部就是由電子構成的,因此所有的化學反應都伴隨著電子的轉移(見第一章第2節拓展:化學鍵)。對化學家來說,電子就像神一樣,沒有電子就不會有化學!

1897年,德國物理學家卡爾·費迪南·布勞恩(Karl Ferdinand Braun, 1850—1918)使用克魯克斯管(陰極射線管)製作了第一台陰極射線管示波器(cathode ray oscillograph),這是一種能夠在屏幕上顯示電信號的儀器。1907年,俄羅斯科學家、發明家鮑裏斯·羅辛(Boris Rosing, 1869—1933)做了一個實驗,他成功地在用陰極射線管製成的屏幕上顯示出了幾何圖形——這就是電視機的雛形。

陰極射線管屏幕上的圖像由陰極的電子束產生,電子束會被適當的電極加速,並由源自電視電路的電磁場“驅動”。屏幕內部由熒光粉覆蓋。熒光粉是磷光材料,當它們被電子束擊中時會發光。電子束的能量將熒光材料的最外層電子激發到更高的能級,當這些電子返回到它們原來的能級時,它們會以光的形式釋放出多餘的能量。最常用的熒光材料之一是硫化鋅(ZnS),除了它,我們也會使用鋅、鎘、錳、鋁、矽和一些稀有金屬(稀土)的氧化物、硫化物、硒化物、鹵化物或矽酸鹽。但是,為了能夠發揮其效果,這些材料中必須加入少量的磷光活化劑(Phosphorescence activator)。磷光材料是一類半導體(見第一章第1節),活化劑的存在會在禁帶內產生新的能級,這是觸發磷光現象的必要條件。對於硫化鋅熒光材料,廣泛使用的活化劑是銅和銀。