Was sind KATHODISCHE STRAHLEN und ihre Eigenschaften?

Sie wissen vielleicht nicht, was Kathodenstrahlen sind, aber Sie sind sicherlich umgeben von Geräte, die dank ihnen funktionieren: alte Fernseher und Monitore, die derzeit durch andere Technologien ersetzt werden, die die Herstellung von Flachbildschirmen und viel leichter ermöglichen; Oszilloskope, mit denen wir Signale aller Art messen können und die wir an so vielen verschiedenen Orten finden können wie Krankenhäuser, mechanische Werkstätten oder Tonstudios... In dieser Lektion von einem PROFESSOR Sie wir erklären Was sind Kathodenstrahlen und ihre Eigenschaften?, welche Eigenschaften haben sie und was sind ihre Hauptanwendungen.

Index

1. Was sind Kathodenstrahlen - Einfache Definition
2. Entdeckung von Kathodenstrahlen
3. Was sind die Eigenschaften von Kathodenstrahlen?
4. Wo werden Kathodenstrahlen verwendet? Die wichtigsten Anwendungen

Kathodenstrahlen sind Ströme von Elektronen Sie werden von der Kathode (negative Elektrode) in einer Vakuumröhre emittiert.

EIN Vakuumröhre Es ist ein durch Ventile verschlossenes Rohr, aus dem fast das gesamte darin enthaltene Gas abgezogen wurde, wodurch ein Raum entsteht creating praktisch ohne Atome. Die Elektroden sind mit einer externen Hochspannungsquelle verbunden, die eine hohe Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden in der Röhre herstellt.

Die Potentialdifferenz bewirkt die Ausgabe von Elektronen(subatomare Partikel negativ geladen) von der Kathode (negative Elektrode), um einen gerichteten Strom zu erzeugen in Richtung Anode (positive Elektrode). Dieser so erzeugte Elektronenstrom wird in Form von a. sichtbar hellgrünes Leuchten, das von der Kathode ausgeht und zur Anode gerichtet ist.

Bild: 100cia.site

Kathodenstrahlen wurden dank Experimenten entdeckt, die von. durchgeführt wurden William Crookes. Dieser britische Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts entwarf Vakuumröhren unterschiedlicher Bauart, in die Elektroden eingebaut waren.

Das Experimente von Crookes führte zur Entdeckung von Kathodenstrahlen, die es erlaubten, ihre Haupteigenschaften abzuleiten, und später in der Elektronenentdeckung. neben dem Gauner Rohr es wurde zu einem wissenschaftlichen Forschungsinstrument, das heute noch in vielen wissenschaftlichen Forschungslabors vorhanden ist.

Durch Kathodenstrahluntersuchungen mit dieser Art von Lichtröhre lassen sich die folgenden Eigenschaften dieses Elektronenstroms definieren:

• Kathodenstrahlen sie reisen in einer geraden Linie, genau wie Licht; ohne elektrische oder magnetische Felder.
• Sie sind durch physische Barrieren gestoppt dick genug (wie ein paar Millimeter Metallplatte) und werfen Schatten auf die gleiche Weise wie Licht, wenn es auf undurchsichtige Materialien trifft.
• Das Elektronengeschwindigkeit der Kathodenstrahlen erhöht. Und durch Erhöhung Das Vakuum in der Kathodenstrahlröhre. Je größer das Vakuum, desto größer die Intensität der erzeugten Kathodenstrahlen. Dies liegt daran, dass das Vorhandensein von Atomen in hohen Konzentrationen die Zirkulation von Elektronen und damit die Emission von Kathodenstrahlen verhindert. Je älter es ist die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Elektroden der Kathodenstrahlröhre.
• Kathodenstrahlen (Ströme von negativ geladenen Elektronen) sie lenken sich ab, wenn sie einem magnetischen oder elektrischen Feld ausgesetzt sind. Dies ist eine Eigenschaft, die bei Licht nicht auftritt.
• Kathodenstrahlen Energie in Form von Wärme freisetzen, da sie ihre kinetische Energie (Bewegungsenergie) in Wärmeenergie (Wärme) umwandeln.
• Kathodenstrahlen sind in der Lage, einiges zu verursachenchemische Reaktionen ähnlich denen, die durch Licht verursacht werden, wie zum Beispiel beim Drucken auf einer fotografischen Platte.
• Kathodenstrahlen Gase ionisieren die in kleinen Mengen in der leeren Tube enthalten sind.

Fluoreszenz

Ein weiteres Merkmal der wichtigsten Kathodenstrahlen ist, dass sie Phänomene von Fluoreszenz in bestimmten Materialien wie Glas oder Zinksulfid.

Fluoreszenz ist die Fähigkeit einiger Materialien, Licht zu emittieren. Dieses Phänomen tritt auf, wenn die Elektronen der Kathodenstrahlen mit dem Material kollidieren und ihre kinetische Energie auf seine Atome übertragen.

Diese von den Atomen absorbierte Energie erzeugt die Anregung ihrer Elektronen, die auf höhere Energieniveaus springen. Die angeregten Elektronen kehren auf einem niedrigeren Energieniveau schnell in ihre Ausgangsposition zurück. Die beim Sprung zurück in den Ausgangsenergiezustand freigesetzte Energie hat eine sichtbare Wellenlänge (Fluoreszenz).

Bild: Slideshare

Kathodenstrahlen wurden dank der Experimente von William Crookes entdeckt. Dieser britische Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts entwarf Vakuumröhren unterschiedlicher Bauart, in die Elektroden eingebaut waren. Die von Crookes durchgeführten Experimente führten zur Entdeckung der Kathodenstrahlen und ermöglichten die Ableitung ihrer Haupteigenschaften. Darüber hinaus wurde die Crookes-Röhre zu einem wissenschaftlichen Forschungsinstrument, das auch heute noch in vielen wissenschaftlichen Forschungslabors vorhanden ist.

CTR-Technologie (Katodische Röhrenstrahlen)

Die heutige Kathodenstrahlröhrentechnologie (CTR) basiert auf der Vakuumröhre von Crookes entworfen, aber einige Elemente integriert, die seine Verwendung in verschiedenen Anwendungen ermöglichen.

Eigenschaften aktueller Kathodenstrahlröhren

Derzeit sind CTRs Vakuumröhren, die drei grundlegende Elemente enthalten:

• Einbindung von Magnetfeldern die es ermöglichen, die Richtung der Kathodenstrahlen abzuweichen, was ihre Manipulation ermöglicht. Der Einbau von Magnetfeldern zur Umlenkung des Elektronenflusses geht auf die Untersuchungen von J.Thomson mit der Crookes-Vakuumröhre zurück.
• Rohrbeschichtungen mit fluoreszierendem Material die eine viel intensivere Lichtantwort erzeugt, weil dank des Phänomens der Fluoreszenz ein wichtiger Teil der nicht sichtbaren Kathodenstrahlen in Licht umgewandelt wird. Diese Beschichtung ist auf die Experimente von F. Braun zurückzuführen, der mit den Röhren von W. Crookes die Phänomene der Fluoreszenz experimentierte.
• Einbau von Heißkathoden. Die Crookes-Röhre ist für ihren Betrieb nicht temperaturabhängig. Allerdings wurde die Beobachtung von T. Edison, dass Wärme die Emission von Ionen in einigen Materialien verursacht, auf Vakuumröhren angewendet. Es wurden sogenannte Heißkathoden eingebaut, die bei Erwärmung Ionen emittieren konnten. Auf diese Weise hängt der Betrieb der Vakuumröhre nicht mehr vom Vorhandensein von Restluft darin ab.

Hauptanwendungen

• Geschwindigkeit und Masse von Elektronen messen: Diese Eigenschaften können in einem CTR gemessen werden, das ein elektrisches und ein magnetisches Feld enthält, die sich gegenseitig aufheben und die Messung der Geschwindigkeit von Elektronen und ihrer Masse ermöglichen.
• Das Oszilloskop: Dieses Gerät besteht aus einer CTR, die ein variables Magnetfeld enthält, das eine horizontale Abtastung der Kathodenstrahlen auf dem Projektionsschirm am Ende der Röhre bewirkt. Wenn dieses Gerät an ein Instrument angeschlossen ist, das einen beliebigen physikalischen Parameter misst und in der Lage ist, in elektrische Signale umwandeln, werden diese auf dem Oszilloskop als vertikale Schwingungen des Lichtstrahl. Es ist eines der vielseitigsten Messgeräte, die es gibt und wird bei einer Vielzahl von Messungen verwendet, wie z.B.: Herzfrequenz, Druck, Schallpegel, Vibration usw.
• Fernsehbildschirme und Monitore: Derzeit verschwindet die CTR-Technologie zugunsten modernerer Technologien wie Flüssigkristall-Flachdisplays (LCD) oder von emittierenden Dioden (LEDs), die neben einer längeren Lebensdauer auch eine drastische Reduzierung von Größe und Gewicht der Bildschirme ermöglichen. Diese Technologie wurde jedoch bis vor wenigen Jahren ab den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts in Fernsehbildschirmen und Monitoren eingesetzt.

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Steven Weinberg (1985).Subatomare Partikel. Barcelona: Wissenschaftliche Presse S.A