老式电视是怎么工作的?看看超高速摄影就懂了

作者: 窗敲雨

来源: 酷炫科学

发布日期: 2019-12-27

本文通过超高速摄影展示了老式显像管电视机的工作原理,解释了电子在磁场中的运动规律以及屏幕逐点扫描的过程,并与现代显示屏进行了对比。

那是一个电视机上还可以趴猫的年代。和液晶屏相比,老式的显像管电视机、电脑显示器总是显得格外笨重。如今,已经没有什么人再去使用这些老古董,但它们依然是物理学习中的一个很好的例子,可以帮助人们理解电子在磁场中的运动规律。

老式电视机是怎么工作的?以往的讲解大概都要依靠示意图,不过今天我们可以先来看个实物图——当然,是在高速摄影下的,它看起来与人眼所见的画面相当不同。

首先是2500fps下的画面:可以看到,屏幕上其实各个部分的画面不会同时出现,而是从上至下不断地来回“扫描”,只不过这样的“扫描”进行得很快,在人眼看来,通过视觉暂留就可以形成完整的图像。而这其实还没有展现全部的细节。在超高速摄影下才能看到更多:每一行从左至右的扫描。(可以参考上方显示的时间,这个过程真的发生得非常快,这段动图展示的过程整个只有几毫秒)

这些老式电视的核心部件是一个阴极射线管,产生的电子在磁场中偏转射向荧光屏特定的位置使其发光。彩色的显像管电视有三支电子枪同时发射电子,分别对应屏幕上的红、绿、蓝三色荧光剂(如下图)。而这种控制电子束“击打”屏幕上某一个点的显像方式也决定,整个屏幕没有办法一次性都亮起来,于是在高速摄影下,我们就看到了从上到下, 从左到右的逐点扫描过程。

当然,现在常用的显示屏不再使用电子束,因此也不需要进行逐个点的扫描显示了,整个屏幕都可以一直保持完整的画面。下面是一个用强磁铁调戏显像管的动图,真切地感受电子们的偏转……原视频见参考文献。我必须要专门讲一下,原视频中The Slow Mo Guys壕无人性地使用了从1600到380,000fps的高速摄影!真的是壕无人性啊朋友们……

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