Какво представляват КАТОДИЧНИТЕ ЛЪЧИ и техните характеристики

Може да не знаете какво представляват катодните лъчи, но със сигурност сте заобиколени от устройства, които работят благодарение на тях: стари телевизори и монитори, които в момента се заменят с други технологии, които позволяват производството на плоски екрани и много по-леки; осцилоскопи, които ни позволяват да измерваме сигнали от всякакъв вид и които можем да намерим на толкова много различни места като болници, механични работилници или звукозаписни студия... В този урок от ПРОФЕСОР вие ние обясняваме какви са катодните лъчи и техните характеристики, какви свойства имат и какви са основните им приложения.

Индекс

1. Какво представляват катодните лъчи - лесно определяне
2. Откриване на катодни лъчи
3. Какви са характеристиките на катодните лъчи?
4. Къде се използват катодни лъчи? Най-важните приложения

Катодните лъчи са токове на електрони Те се излъчват от катода (отрицателен електрод) във вакуумна тръба.

A вакуумна тръба Това е тръба, затворена от клапани, от която е извлечен почти целият газ, който се съдържа, като по този начин се създава пространство практически лишени от атоми. Електродите са свързани към външен източник на високо напрежение, който установява висока потенциална разлика между двата електрода в тръбата.

Потенциалната разлика причинява продукцията на електрони(субатомни частици отрицателно заредени) от катода (отрицателен електрод), за да се създаде ток, който е насочен към анода (положителен електрод). Така генерираният поток от електрони става видим под формата на бледо зелено сияние, който произхожда от катода и е насочен към анода.

Изображение: 100cia.site

Катодните лъчи бяха открити благодарение на експерименти, проведени от Уилям Крукс. Този британски учен от 19-ти век създава вакуумни тръби с различни конструкции, към които са вградени електроди.

The експерименти, проведени от Крукс доведе до откриването на катодни лъчи позволи да се изведат основните им свойства и, по-късно, в откриване на електрон. Освен крива тръба тя се превърна в научноизследователски инструмент, който все още присъства в много научно-изследователски лаборатории днес.

Изследванията на катодни лъчи, използващи този тип светлинни тръби, позволяват да се определят следните характеристики на този електронен поток:

• Катодни лъчи те пътуват по права линия, точно като светлина; при липса на електрически или магнитни полета.
• Те са спрян от физически бариери достатъчно дебела (като няколко милиметра метална плоча) и хвърля сенки по същия начин, по който светлината прави, когато удря непрозрачни материали.
• The електронна скорост на катодните лъчи се увеличава. И чрез увеличаване вакуумът в катодно-лъчевата тръба. Колкото по-голям е вакуумът, толкова по-голяма е интензивността на генерираните катодни лъчи. Това е така, защото наличието на атоми във високи концентрации предотвратява циркулацията на електрони и следователно излъчването на катодни лъчи. Колкото е по-стар потенциалната разлика между двата електрода на електронно-лъчевата тръба.
• Катодни лъчи (токове на отрицателно заредени електрони) те се отклоняват, когато са подложени на магнитно или електрическо поле. Това е свойство, което не се проявява в случай на светлина.
• Катодни лъчи освобождават енергия под формата на топлина, тъй като те трансформират своята кинетична енергия (енергия, свързана с движението) в топлинна енергия (топлина).
• Катодните лъчи са способни да причинят някоихимична реакция подобни на тези, причинени от светлина, като печат върху фотографска плоча.
• Катодни лъчи йонизират газове които се съдържат в малки количества в празната епруветка.

Флуоресценция

Друга характеристика на най-важните катодни лъчи е, че те причиняват явления на флуоресценция в определени материали като стъкло или цинков сулфид.

Флуоресценцията е способността на някои материали да излъчват светлина. Това явление възниква, когато електроните на катодните лъчи се сблъскат с материала и предадат своята кинетична енергия на неговите атоми.

Тази енергия, погълната от атомите, генерира възбуждането на техните електрони, които скачат до по-високи енергийни нива. Възбудените електрони бързо се връщат в първоначалното си положение при по-ниско енергийно ниво. Енергията, освободена при скок обратно към първоначалното енергийно състояние, има видима дължина на вълната (флуоресценция).

Изображение: Slideshare

Катодните лъчи бяха открити благодарение на експериментите, проведени от Уилям Крукс. Този британски учен от 19-ти век създава вакуумни тръби с различни конструкции, към които са вградени електроди. Експериментите, проведени от Крукс, доведоха до откриването на катодни лъчи и позволиха да се изведат основните им свойства. В допълнение, тръбата на Крукс се превърна в научноизследователски инструмент, който все още присъства в много лаборатории за научни изследвания днес.

CTR (Catodic Tube Rays) технология

Днешната технология на катодно-лъчевата тръба (CTR) се основава на вакуумна тръба проектиран от Crookes, но е включил някои елементи, които позволяват използването му в различни приложения.

Характеристики на текущите катодни тръби

Понастоящем CTR са вакуумни тръби, които включват три основни елемента:

• Включване на магнитни полета които позволяват да се отклонява посоката на катодните лъчи, позволявайки тяхната манипулация. Включването на магнитни полета за отклоняване на потока от електрони се дължи на изследванията, проведени от J.Thomson с вакуумната тръба на Crookes.
• Тръбни покрития с флуоресцентен материал което произвежда много по-интензивна светлинна реакция, защото благодарение на явлението флуоресценция важна част от катодните лъчи, които не се виждат, се трансформират в светлина. Това покритие се дължи на експериментите на Ф. Браун, който експериментира с тръбите на У. Крукс феномените на флуоресценция.
• Включване на горещи катоди. Тръбата на Crookes не зависи от температурата за нейната работа. Въпреки това, наблюдението на Т. Едисън, че топлината причинява емисията на йони в някои материали, е приложено към вакуумни тръби. Включени са така наречените горещи катоди, които са способни да излъчват йони при нагряване. По този начин работата на вакуумната тръба престава да зависи от наличието на остатъчен въздух вътре в нея.

Основни приложения

• Измерване на скоростта и масата на електроните: Тези свойства могат да се измерват в CTR, който включва електрическо и магнитно поле, които се отменят взаимно и позволяват да се измери скоростта на електроните и тяхната маса.
• Осцилоскопът: Това устройство се състои от CTR, което включва променливо магнитно поле, което причинява хоризонтално сканиране на катодните лъчи, върху проекционния екран в края на тръбата. Когато този апарат е свързан с инструмент, който измерва всеки физически параметър и е способен го преобразуват в електрически сигнали, те се възпроизвеждат на осцилоскопа като вертикални трептения на лъч светлина. Това е един от най-универсалните измервателни уреди, които съществуват и се използва в множество измервания като: сърдечна честота, налягане, нива на звука, вибрации и др.
• Телевизионни екрани и монитори: Понастоящем CTR технологията изчезва в полза на по-усъвършенстваните, като плоски дисплеи с течни кристали (LCD) или на излъчващи диоди (светодиоди), които позволяват драстично да се намалят размерът и теглото на екраните, освен че имат по-дълъг полезен живот. Тази технология обаче се използваше в телевизионни екрани и монитори до преди няколко години от 50-те години на миналия век.

Ако искате да прочетете повече статии, подобни на Какво представляват катодните лъчи и техните характеристики, препоръчваме да въведете нашата категория на Атомът.

Стивън Уайнбърг (1985).Субатомни частици. Барселона: Scientific Press S.A.