Hvad er KATODISKE STRÅLER og deres egenskaber

Du ved måske ikke, hvad katodestråler er, men du er helt sikkert omgivet af enheder, der fungerer takket være dem: gamle fjernsyn og skærme, der i øjeblikket erstattes af andre teknologier, der tillader fremstilling af fladskærme og meget lettere; oscilloskoper, der giver os mulighed for at måle signaler af enhver art, og som vi kan finde så mange forskellige steder såsom hospitaler, mekaniske værksteder eller optagestudier... I denne lektion fra en PROFESSOR dig forklarer vi hvad er katodestråler og deres egenskaber, hvilke egenskaber har de, og hvad er deres vigtigste applikationer.

Indeks

1. Hvad er katodestråler - nem definition
2. Opdagelse af katodestråler
3. Hvad er kendetegnene ved katodestråler?
4. Hvor anvendes katodestråler? De vigtigste applikationer

Katodestråler er strømme af elektroner De udsendes af katoden (negativ elektrode) i et vakuumrør.

EN vakuumrør Det er et rør lukket med ventiler, hvorfra næsten al den gas, det indeholdt, er blevet ekstraheret, hvilket skaber et rum

Den potentielle forskel forårsager produktionen af elektroner(subatomære partikler negativt ladet) fra katoden (negativ elektrode) for at skabe en strøm, der er rettet mod anoden (positiv elektrode). Denne således genererede elektronstrøm bliver synlig i form af a lysegrøn glød, som stammer fra katoden og er rettet mod anoden.

Billede: 100cia.site

Katodestråler blev opdaget takket være eksperimenter udført af William Crookes. Denne britiske videnskabsmand fra det 19. århundrede udtænkte vakuumrør med forskellige designs, som elektroder var blevet inkorporeret i.

Det eksperimenter udført af Crookes førte til opdagelsen af ​​katodestråler, der fik lov til at udlede deres væsentligste egenskaber, og senere i elektronopdagelse. udover det skævt rør det blev et videnskabeligt forskningsinstrument, der stadig findes i mange videnskabelige forskningslaboratorier i dag.

Katodestråleundersøgelser, der bruger denne type lysrør, gør det muligt at definere følgende egenskaber ved denne elektronstrøm:

• Katodestråler de rejser i en lige linje, ligesom lys; i fravær af elektriske eller magnetiske felter.
• De er stoppet af fysiske barrierer tyk nok (som et par millimeter metalplade) og kaster skygger på samme måde som lyset gør, når de rammer uigennemsigtige materialer.
• Det elektronhastighed af katodestråler øges. Og ved at øge vakuumet i katodestrålerøret. Jo større vakuum, jo ​​større intensitet af de genererede katodestråler. Dette skyldes, at tilstedeværelsen af ​​atomer i høje koncentrationer forhindrer cirkulationen af ​​elektroner og derfor udsendelsen af ​​katodestråler. Jo ældre det er den potentielle forskel mellem de to elektroder i katodestrålerøret.
• Katodestråler (strømme af negativt ladede elektroner) de afbøjes, når de udsættes for et magnetfelt eller et elektrisk felt. Dette er en egenskab, der ikke forekommer i tilfælde af lys.
• Katodestråler frigive energi i form af varme, da de omdanner deres kinetiske energi (energi forbundet med bevægelse) til termisk energi (varme).
• Katodestråler er i stand til at forårsage noglekemiske reaktioner svarende til dem, der er forårsaget af lys, såsom udskrivning på en fotografisk plade.
• Katodestråler ioniserede gasser som i små mængder er indeholdt i det tomme rør.

Fluorescens

Et andet kendetegn ved de vigtigste katodestråler er, at de forårsager fænomener fluorescens i visse materialer såsom glas eller zinksulfid.

Fluorescens er nogle materialers evne til at udsende lys. Dette fænomen opstår, når katodestrålens elektroner kolliderer med materialet og overfører deres kinetiske energi til dets atomer.

Denne energi absorberet af atomerne genererer excitering af deres elektroner, som hopper til højere energiniveauer. De ophidsede elektroner vender hurtigt tilbage til deres udgangsposition ved et lavere energiniveau. Energien frigivet i springet tilbage til den oprindelige energitilstand har en bølgelængde, der er synlig (fluorescens).

Billede: Slideshare

Katodestråler blev opdaget takket være eksperimenterne udført af William Crookes. Denne britiske videnskabsmand fra det 19. århundrede udtænkte vakuumrør med forskellige designs, som elektroder var blevet inkorporeret i. Eksperimenterne udført af Crookes førte til opdagelsen af ​​katodestråler og fik lov til at udlede deres vigtigste egenskaber. Derudover blev Crookes-røret et videnskabeligt forskningsinstrument, der stadig findes i mange videnskabelige forskningslaboratorier i dag.

CTR (Catodic Tube Rays) teknologi

Dagens katodestrålerør (CTR) -teknologi er baseret på vakuumrør designet af Crookes, men har inkorporeret nogle elementer, der tillader anvendelse i forskellige applikationer.

Karakteristika for nuværende katodestrålerør

I øjeblikket er CTR'er vakuumrør, der indeholder tre grundlæggende elementer:

• Inkorporering af magnetfelter der gør det muligt at afvige retningen af ​​katodestrålerne, der tillader deres manipulation. Inkorporeringen af ​​magnetfelter til at aflede strømmen af ​​elektroner skyldes undersøgelser udført af J.Thomson med Crookes vakuumrør.
• Rørbelægninger med fluorescerende materiale som producerer en meget mere intens lysrespons, fordi en vigtig del af katodestrålerne, der ikke er synlige, takket være fænomenet fluorescens omdannes til lys. Denne belægning skyldes eksperimenterne med F. Braun, der eksperimenterede med rørene fra W. Crookes fænomenet fluorescens.
• Inkorporering af varme katoder. Crookes-røret er ikke temperaturafhængigt for dets funktion. T. Edisons observation om, at varme forårsager emission af ioner i nogle materialer, blev imidlertid påført vakuumrør. Såkaldte varme katoder blev inkorporeret, som var i stand til at udsende ioner, når de opvarmes. På denne måde ophører driften af ​​vakuumrøret med at afhænge af tilstedeværelsen af ​​resterende luft inde i det.

Hovedapplikationer

• Mål elektronernes hastighed og masse: Disse egenskaber kan måles i en CTR, der inkorporerer et elektrisk og et magnetfelt, der annullerer hinanden og tillader måling af elektroners hastighed og deres masse.
• Oscilloskopet: Denne enhed består af en CTR, der inkorporerer et variabelt magnetfelt, der forårsager en vandret scanning af katodestrålene på projektionsskærmen i slutningen af ​​røret. Når dette apparat er tilsluttet et instrument, der måler en hvilken som helst fysisk parameter og er i stand til oversætte det til elektriske signaler, gengives disse på oscilloskopet som lodrette svingninger af lysstråle. Det er et af de mest alsidige måleinstrumenter, der findes og bruges i en lang række målinger som: puls, tryk, lydniveauer, vibrationer osv.
• Tv-skærme og skærme: I øjeblikket forsvinder CTR-teknologi til fordel for mere avancerede, såsom fladskærme med flydende krystaller (LCD) eller af udsendende dioder (LED'er), der gør det muligt at reducere skærmens størrelse og vægt drastisk ud over at have en længere levetid. Imidlertid blev denne teknologi brugt i tv-skærme og skærme indtil et par år siden fra 50'erne i sidste århundrede.

Hvis du vil læse flere artikler, der ligner Hvad er katodestråler og deres egenskaber, anbefaler vi, at du indtaster vores kategori af Atomet.

Steven Weinberg (1985).Subatomære partikler. Barcelona: Scientific Press S.A