Oscilloscope à Tube Cathodique

1. Émission thermoïonique. Un filament chauffe la cathode à environ 1 000 °C, ce qui permet aux électrons de quitter sa surface et de pénétrer dans le vide. La zone orange à l’arrière représente l’ensemble de la cathode chauffée.
2. Grille de commande. Une électrode négative proche de la cathode régule le courant du faisceau. Une tension de grille plus négative réduit le courant et donc l’intensité de la trace ; cet effet est représenté par la commande Intensité.
3. Canon à électrons. Des anodes portées à environ +2 kV accélèrent les électrons jusqu’à près de 9 % de la vitesse de la lumière selon l’approximation non relativiste. Les électrodes de focalisation agissent comme une lentille électrostatique et règlent la taille du spot.
4. Déviation verticale. Le signal d’entrée est appliqué à la paire de plaques ④. Dans le champ uniforme idéalisé, le faisceau décrit un segment parabolique entre les plaques, puis poursuit une trajectoire rectiligne. Dans la plage de fonctionnement modélisée, le déplacement sur l’écran est approximativement proportionnel à la tension instantanée des plaques.
5. Balayage horizontal. Une tension en dents de scie déplace le spot de gauche à droite à une vitesse approximativement constante, puis le ramène pendant un retour masqué. La synchronisation du déclenchement commence chaque balayage lors d’un passage par zéro sur front montant, afin que les traces successives restent alignées ; sa désactivation laisse la phase dériver.
6. Écran phosphorescent. Le phosphore émet de la lumière visible à l’endroit où le faisceau d’électrons le frappe. Sa persistance finie fait décroître progressivement la luminosité des points récemment excités, ce qui produit la trace rémanente affichée.

Échelle de temps : pour la tension d’accélération et les dimensions du tube modélisées, le temps de transit d’un électron est de l’ordre de 10 nanosecondes. L’expérience considère donc que la position du faisceau réagit instantanément par rapport aux signaux de basse fréquence affichés.

Essayez : le mode X–Y pour produire des figures de Lissajous (réglez le rapport sur 2:3 et ajustez la phase) · défocalisez la lentille · réduisez l’intensité à zéro · désactivez le déclenchement · réduisez la persistance.