ما هي الأشعة الكاثودية وخصائصها
قد لا تعرف ما هي أشعة الكاثود ، لكنك بالتأكيد محاط بها الأجهزة التي تعمل بفضلهم: أجهزة التلفزيون والشاشات القديمة التي يتم استبدالها حاليًا بتقنيات أخرى تسمح بتصنيع شاشات مسطحة وأخف وزناً ؛ راسمات الذبذبات التي تسمح لنا بقياس الإشارات من جميع الأنواع والتي يمكن أن نجدها في العديد من الأماكن المختلفة مثل المستشفيات أو الورش الميكانيكية أو استوديوهات التسجيل... في هذا الدرس من الأستاذ أنت نفسر ما هي أشعة الكاثود وخصائصها، ما هي الخصائص التي يمتلكونها وما هي تطبيقاتهم الرئيسية.
فهرس
- ما هي أشعة الكاثود - تعريف سهل
- اكتشاف أشعة الكاثود
- ما هي خصائص أشعة الكاثود؟
- أين تستخدم أشعة الكاثود؟ أهم التطبيقات
ما هي أشعة الكاثود - تعريف سهل.
أشعة الكاثود هي تيارات من الإلكترونات تنبعث من الكاثود (القطب السالب) في أنبوب مفرغ.
أ أنبوب مفرغ إنه أنبوب مغلق بصمامات يتم من خلاله استخلاص جميع الغازات الموجودة فيه تقريبًا ، مما يؤدي إلى خلق مساحة عمليا خالية من الذرات. يتم توصيل الأقطاب الكهربائية بمصدر خارجي عالي الجهد ، مما يؤدي إلى وجود فرق جهد كبير بين القطبين الموجودين في الأنبوب.
يتسبب فرق الجهد في إخراج الإلكترونات(الجسيمات دون الذرية سالبة الشحنة) من القطب السالب (القطب السالب) لتكوين تيار موجه نحو الأنود (القطب الموجب). يصبح هذا التيار من الإلكترونات المتولدة مرئيًا في شكل أ توهج أخضر شاحب، الذي ينشأ من الكاثود ويتجه نحو الأنود.
الصورة: 100cia.site
اكتشاف أشعة الكاثود.
تم اكتشاف أشعة الكاثود بفضل التجارب التي أجراها وليام كروكس. ابتكر هذا العالم البريطاني في القرن التاسع عشر أنابيب مفرغة ذات تصميمات مختلفة تم دمج الأقطاب الكهربائية فيها.
ال التجارب التي أجراها كروكس أدى إلى اكتشاف أشعة الكاثود المسموح لها باستنتاج خصائصها الرئيسية ، وفي وقت لاحق ، في اكتشاف الإلكترون. إلى جانب ال أنبوب المحتالين أصبحت أداة البحث العلمي التي لا تزال موجودة في العديد من مختبرات البحث العلمي اليوم.
ما هي خصائص أشعة الكاثود؟
تسمح دراسات أشعة الكاثود باستخدام هذا النوع من الأنبوب الضوئي بتحديد الخصائص التالية لتيار الإلكترون هذا:
- أشعة الكاثود يسافرون في خط مستقيم، تمامًا مثل الضوء ؛ في حالة عدم وجود مجالات كهربائية أو مغناطيسية.
- هم انهم أوقفته حواجز مادية سميكة بدرجة كافية (مثل صفيحة معدنية بعدة مليمترات) وتلقي بظلالها بنفس الطريقة التي يسقط بها الضوء على مواد غير شفافة.
- ال سرعة الإلكترون يزيد من أشعة الكاثود. وبزيادة الفراغ في أنبوب أشعة الكاثود. كلما زاد الفراغ ، زادت كثافة أشعة الكاثود المتولدة. وذلك لأن وجود الذرات بتركيزات عالية يمنع دوران الإلكترونات ، وبالتالي يمنع انبعاث أشعة الكاثود. أقدم هو عليه الفرق المحتمل بين قطبي أنبوب أشعة الكاثود.
- أشعة الكاثود (تيارات الإلكترونات سالبة الشحنة) تنحرف عندما تتعرض لمجال مغناطيسي أو مجال كهربائي. هذه خاصية لا تحدث في حالة الضوء.
- أشعة الكاثود تطلق الطاقة على شكل حرارة، لأنها تحول طاقتها الحركية (الطاقة المرتبطة بالحركة) إلى طاقة حرارية (حرارة).
- أشعة الكاثود قادرة على التسبب في بعضتفاعلات كيميائية تشبه تلك التي يسببها الضوء ، مثل الطباعة على لوحة فوتوغرافية.
- أشعة الكاثود الغازات المؤينة التي يتم احتواؤها بكميات صغيرة في الأنبوب الفارغ.
ضوئي
من الخصائص الأخرى لأهم أشعة الكاثود أنها تسبب ظواهر ضوئي في مواد معينة مثل الزجاج أو كبريتيد الزنك.
التألق هو قدرة بعض المواد على انبعاث الضوء. تحدث هذه الظاهرة عندما تصطدم إلكترونات أشعة الكاثود بالمادة وتنقل طاقتها الحركية إلى ذراتها.
تولد هذه الطاقة التي تمتصها الذرات إثارة إلكتروناتها ، والتي تقفز إلى مستويات طاقة أعلى. تعود الإلكترونات المثارة بسرعة إلى وضعها الأولي عند مستوى طاقة أقل. الطاقة المنبعثة في القفز إلى حالة الطاقة الأولية لها طول موجي مرئي (التألق).
الصورة: Slideshare
أين تستخدم أشعة الكاثود؟ أهم التطبيقات.
تم اكتشاف أشعة الكاثود بفضل التجارب التي أجراها ويليام كروكس. ابتكر هذا العالم البريطاني في القرن التاسع عشر أنابيب مفرغة ذات تصميمات مختلفة تم دمج الأقطاب الكهربائية فيها. أدت التجارب التي أجراها كروكس إلى اكتشاف أشعة الكاثود وسمحت باستنتاج خصائصها الرئيسية. بالإضافة إلى ذلك ، أصبح أنبوب كروكس أداة بحث علمي لا تزال موجودة في العديد من مختبرات البحث العلمي حتى اليوم.
تقنية CTR (الأشعة الأنبوبية Catodic)
تعتمد تقنية أنبوب أشعة الكاثود (CTR) اليوم على أنبوب مفرغ صممه Crookes ، لكنه أدرج بعض العناصر التي تسمح باستخدامه في تطبيقات مختلفة.
خصائص أنابيب أشعة الكاثود الحالية
حاليًا ، تعد نسبة النقر إلى الظهور (CTR) عبارة عن أنابيب مفرغة تتضمن ثلاثة عناصر أساسية:
- دمج المجالات المغناطيسية التي تسمح بانحراف اتجاه أشعة الكاثود مما يسمح بمعالجتها. إن دمج المجالات المغناطيسية لتحويل تدفق الإلكترونات يرجع إلى التحقيقات التي أجراها جيه تومسون باستخدام أنبوب كروكس المفرغ.
- طلاء الأنبوب بمواد الفلورسنت الذي ينتج استجابة ضوئية أكثر كثافة لأنه ، بفضل ظاهرة التألق ، يتم تحويل جزء مهم من أشعة الكاثود غير المرئي إلى ضوء. يرجع هذا الطلاء إلى تجارب F. Braun ، الذي جرب مع أنابيب W. Crookes ظاهرة التألق.
- دمج الكاثودات الساخنة. لا يعتمد أنبوب كروكس على درجة الحرارة لتشغيله. ومع ذلك ، فإن ملاحظة T. Edison بأن الحرارة تسبب انبعاث الأيونات في بعض المواد تم تطبيقها على الأنابيب المفرغة. تم دمج ما يسمى بالكاثودات الساخنة التي كانت قادرة على إصدار أيونات عند تسخينها. بهذه الطريقة ، يتوقف تشغيل الأنبوب المفرغ عن الاعتماد على وجود الهواء المتبقي بداخله.
التطبيقات الرئيسية
- قياس سرعة وكتلة الإلكترونات: يمكن قياس هذه الخصائص في نسبة النقر إلى الظهور (CTR) التي تتضمن مجالًا كهربائيًا ومغناطيسيًا يلغي كل منهما الآخر ويسمح بقياس سرعة الإلكترونات وكتلتها.
- الذبذبات: يتكون هذا الجهاز من نسبة النقر إلى الظهور (CTR) التي تتضمن مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا يؤدي إلى مسح أفقي لأشعة الكاثود ، على شاشة الإسقاط في نهاية الأنبوب. عندما يتم توصيل هذا الجهاز بأداة تقيس أي معلمة فيزيائية وقادرة على ذلك ترجمها إلى إشارات كهربائية ، يتم استنساخها على الذبذبات كتذبذبات عمودية لـ شعاع الضوء. إنها واحدة من أكثر أدوات القياس تنوعًا الموجودة وتستخدم في العديد من القياسات مثل: معدل ضربات القلب ، والضغط ، ومستويات الصوت ، والاهتزاز ، إلخ.
- شاشات وشاشات التليفزيون: تختفي تقنية CTR حاليًا لصالح التقنيات الأكثر تقدمًا ، مثل شاشات الكريستال السائل المسطحة (LCD) أو من الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) ، والتي تسمح بتقليل حجم ووزن الشاشات بشكل كبير بالإضافة إلى التمتع بعمر افتراضي أطول. ومع ذلك ، تم استخدام هذه التقنية في شاشات التلفزيون والشاشات حتى بضع سنوات ماضية من خمسينيات القرن الماضي.
إذا كنت ترغب في قراءة المزيد من المقالات المشابهة لـ ما هي أشعة الكاثود وخصائصها، نوصيك بإدخال فئة الذرة.
فهرس
ستيفن واينبرغ (1985).الجسيمات دون الذرية. برشلونة: Scientific Press S.A
