تجربة أنبوب كروكس

خلال القرن التاسع عشر ، كان هناك تعاقب اكتشافات إشعاعية غامضة مثل موجات الراديو أو أشعة الكاثود أو الأشعة السينية. عززت هذه الاكتشافات النظرية القائلة بأن الطبيعة تنبعث منها "انبعاث" قادرة على التصرف عن بعد وأن الحواس لا تستطيع إدراكها. في هذا الدرس من المعلم سوف نكتشف كيف تجربة أنبوب كروكس لقد كان أحد الأبحاث العلمية التي ساهمت بشكل حاسم في اكتشاف وفهم أشعة الكاثود.

اختراع أنبوب مفرغ بواسطة هينريش جيسلر كانت خطوة أساسية في اكتشاف سلسلة من الإشعاعات الغامضة مثل الأشعة السينية أو أشعة الكاثود.

كانت مضخات التفريغ موجودة بالفعل في عام 1855 ، لكن المضخة التي اخترعها جيسلر تمثل تحسناً هاماً منذ ذلك الحين تمكنت من تقليل الضغط داخل أنبوب زجاجي مملوء بالغاز إلى 0.01٪ من الضغط الغلاف الجوي. كان أنبوب فراغ جيسلر قويًا بدرجة كافية تقليل الضغط وصولا إلى قيم صغيرة جدا.

على مدى السنوات الخمسين التالية ، مكنت مضخة التفريغ الجديدة من Geissler من ظهور اختراعات أساسية لتقدم التكنولوجيا مثل المصباح الكهربائي وفتح مجالات جديدة للبحث.

لاحقا، يوليوس بلوكر الاشتقاق الأقطاب الكهربائية لتفريغ الأنبوب بواسطة جيسلر. أي أنها دمجت لوحين معدنيين (موصل كهربائي) متصلان بمولد تيار. يُعرف القطب الموجب الشحنة باسم الأنود ويسمى القطب الموجب الشحنة بالكاثود. لاحظ بلوكر أنه على الرغم من الفراغ ، استمر التيار في التدفق عبر الأنبوب المفرغ من الكاثود إلى القطب الموجب ، مما ينتج عنه ضوء أخضر باهت.

على الرغم من هذه الاكتشافات ، فقد يستغرق الأمر عقدين لإجراء دراسة متعمقة لهذه الأنابيب الضوئية حتى يتم الانتهاء منها في النهاية.

ال الكيميائي ويليام كروكس كان من أهم علماء القرن التاسع عشر في أوروبا ، اكتشف الثاليوم ، وساهم بشكل حاسم في اكتشاف ومعرفة أشعة الكاثود.

كان كروكس مخترعًا دؤوبًا وعرف بمهارته الكبيرة في مجال التجريب. تجاربه مع أنابيب تفريغ مفرغة (أو أنابيب المحتالين) من اختراعه كان حاسمًا لاكتشاف الإلكترون والتأثير الكهروضوئي.

في عام 1875 قام بتصميم أنابيب مفرغة جديدة لدراسة طبيعة هذه الظواهر المضيئة. صمم وليام كروكس أنابيب تفريغ مختلفة. أشهرها الثلاثة التي استخدمت في التجارب التي سمحت لنا بمعرفة خصائص أشعة الكاثود. سنقدم هنا ملخصًا لكيفية تجربة أنبوب Crookes.

تجربة أنبوب تفريغ الفراغ بزاوية

شكل أحد الأنابيب التي صممها كروكس أ زاوية مستقيمة وعندما تم تمرير التيار الكهربائي عبر الأنبوب ، لوحظ أن الضوء كان أكثر كثافة في المنطقة التي كانت أمام الكاثود.

كما أجرى تجارب مختلفة لتغيير الضغط داخل الأنبوب ولاحظ أنه كلما انخفض الضغط ، زاد التوهج الناتج. كما اختبر ألواحًا من معادن مختلفة ككاثودات ووجد أن التوهج الناتج لا يعتمد على المعدن المستخدم كقطب كهربائي.

أشارت هذه النتائج إلى أن تأثير الضوء الناتج من القطب السالب ، وكان مستقلاً عن نوع المعدن المستخدم في القطب. بسبب هذه الملاحظات ، تم تسمية الضوء الأخضر المنبعث من الكاثود أشعة الكاثود.

تجربة أنبوب تفريغ فراغ الحاجز

ربما كانت هذه تجربة وأنبوب كروكس أفضل شهرة، لأنه سمح بالتوصل إلى استنتاجات ذات أهمية كبيرة حول طبيعة أشعة الكاثود.

بعد ما لاحظه في التجارب الأولى للأنابيب الزاوية ، انطلق كروكس إلى التحقيق في الاختراق من هذه الأشعة ، أي للتحقق مما إذا كانت قادرة على عبور حواجز مختلفة. لهذا الغرض ، صمم ويليام كروكس أنابيب مفرغة تم تركيب حواجز مختلفة فيها ، وأشهرها لوحة الزنك على شكل صليب مالطي. أظهرت التجارب التي أجريت باستخدام هذا الأنبوب أن أشعة الكاثود قد تم اعتراضها بواسطة حاجز صليب مالطي; منذ أن ظهر ظل على شكل صليب ، في منتصف اللمعان ، في نهاية الأنبوب.

لإجراء هذه التجربة ، صمم كروكس أنبوبًا يوجد فيه الكاثود والحاجز (صليب الشعير المعدني) في خط مستقيم ، ولاحظوا أن الظل الذي ظهر في نهاية الأنبوب كان مصطفًا أيضًا مع هذين العنصرين.

سمحت له هذه التجربة بالتوصل إلى الاستنتاجات التالية:

• تنتقل أشعة الكاثود ، مثل الضوء ، في خطوط مستقيمة وتلقي بظلال.
• تعطي أشعة الكاثود نوعًا من الطاقة ، حيث تم تسخين نهاية الأنبوب الذي اصطدمت فيه.

تجربة أنبوب فراغ تخضع لمجال مغناطيسي

ننتهي من هذا الدرس من تجربة أنبوب كروكس لنتحدث عن تجربة أخرى مهمة جدًا. أجرى ويليام كروكس عدة تجارب لمحاولة توضيح طبيعة أشعة الكاثود. في إحداها أخضع الأنبوب المفرغ المجالات المغناطيسية (تحريك مغناطيس بالقرب من الأنبوب المفرغ) ولاحظ أن شعاع أشعة الكاثود قد انحرف ، وهو ما لم يكن الحال مع الضوء.

أتاحت هذه التجربة لاحقًا إثبات أن أشعة الكاثود تتكون من جسيمات سالبة الشحنة. بعد عشرين عامًا ، تمكن جيه تومسون من التعرف على جسيمات مثل الإلكترونات.