Πείραμα σωλήνα Crookes

Κατά τον 19ο αιώνα, υπήρξαν διαδοχικά μυστηριώδεις ανακαλύψεις ακτινοβολίας όπως ραδιοκύματα, ακτίνες καθόδου ή ακτίνες Χ. Αυτές οι ανακαλύψεις ενοποίησαν τη θεωρία ότι η φύση εκπέμπει «εκπομπές» που ήταν ικανές να ενεργούν από απόσταση και ότι οι αισθήσεις δεν μπορούσαν να αντιληφθούν. Σε αυτό το μάθημα από έναν εκπαιδευτή θα ανακαλύψουμε πώς Πείραμα σωλήνα Crookes ήταν μια από τις επιστημονικές έρευνες που συνέβαλαν με τον πιο αποφασιστικό τρόπο στην ανακάλυψη και κατανόηση των ακτίνων καθόδου.

Η εφεύρεση του σωλήνας κενού με Hienrich Geissler ήταν ένα θεμελιώδες βήμα στην ανακάλυψη μιας σειράς μυστηριωδών ακτινοβολιών όπως Ακτίνες Χ ή καθοδικές ακτίνες.

Οι αντλίες κενού υπήρχαν ήδη το 1855, αλλά αυτή που εφευρέθηκε από τον Geissler αντιπροσώπευε μια σημαντική βελτίωση από τότε κατάφερε να μειώσει την πίεση μέσα σε γυάλινο σωλήνα γεμάτο με αέριο στο 0,01% της πίεσης ατμοσφαιρικός. Ο σωλήνας κενού του Geissler ήταν αρκετά ισχυρός μείωση της πίεσης σε πολύ μικρές τιμές.

Κατά τα επόμενα 50 χρόνια, η νέα αντλία κενού της Geissler επέτρεψε την εμφάνιση θεμελιωδών εφευρέσεων για την πρόοδο της τεχνολογίας όπως

ηλεκτρική λάμπα και άνοιξε νέα πεδία για έρευνα.

Αργότερα, Julius Plücker συσσωματωμένος ηλεκτρόδια προς σωλήνα κενού από τον Geissler. Δηλαδή, ενσωμάτωσε δύο μεταλλικές πλάκες (ηλεκτρικός αγωγός) συνδεδεμένες με μια τρέχουσα γεννήτρια. Το θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο είναι γνωστό ως Anode και το θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο ονομάζεται Cathode. Ο Plücker παρατήρησε ότι παρά το κενό το ρεύμα συνέχισε να ρέει μέσω του σωλήνα κενού από την κάθοδο στην άνοδο, παράγοντας ένα ανοιχτό πράσινο φως.

Παρά αυτές τις ανακαλύψεις, θα χρειαστούν δύο δεκαετίες για την τελική μελέτη αυτών των ελαφρών σωλήνων.

ο χημικός William Crookes Ήταν ένας από τους σημαντικότερους επιστήμονες του 19ου αιώνα στην Ευρώπη, ανακάλυψε το Θάλλιο και συνέβαλε αποφασιστικά στην ανακάλυψη και τη γνώση του ακτίνες καθόδου.

Ο Crookes ήταν ένας ακούραστος εφευρέτης και σημείωσε τη μεγάλη του ικανότητα στον τομέα του πειραματισμού. Τα πειράματά του με σωλήνες εκκένωσης κενού (ή στραβό σωλήνες) της εφεύρεσής του ήταν καθοριστικής σημασίας για την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου και του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος.

Το 1875 είχε σχεδιάσει νέους σωλήνες κενού για να μελετήσει τη φύση αυτών των φωτεινών φαινομένων. Η William Crookes σχεδίασε διαφορετικούς σωλήνες εκκένωσης κενού. Τα πιο γνωστά είναι τα τρία που χρησιμοποιήθηκαν στα πειράματα που μας επέτρεψαν να γνωρίζουμε ποια ήταν τα χαρακτηριστικά των καθοδικών ακτίνων. Εδώ θα προσφέρουμε μια περίληψη για το πώς ήταν το πείραμα Crookes tube.

Πείραμα σωλήνα εκκένωσης κενού υπό γωνία

Ένας από τους σωλήνες που σχεδίασε ο Crookes σχημάτισε α ορθή γωνία και όταν το ηλεκτρικό ρεύμα πέρασε μέσω του σωλήνα, παρατηρήθηκε ότι το φως ήταν πιο έντονο στην περιοχή που ήταν μπροστά από την κάθοδο.

Πραγματοποίησε επίσης διαφορετικά πειράματα μεταβάλλοντας την πίεση μέσα στο σωλήνα και παρατήρησε ότι όσο χαμηλότερη είναι η πίεση, τόσο πιο έντονη είναι η λάμψη που παρήχθη. Δοκίμασε επίσης πλάκες διαφορετικών μετάλλων ως κάθοδοι και διαπίστωσε ότι η λάμψη που παράγεται δεν εξαρτάται από το μέταλλο που χρησιμοποιείται ως ηλεκτρόδιο.

Αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το παραγόμενο φαινόμενο φωτός προήλθε από την κάθοδο και ήταν ανεξάρτητο από τον τύπο μετάλλου που χρησιμοποιήθηκε στο ηλεκτρόδιο. Λόγω αυτών των παρατηρήσεων, το πράσινο φως που εκπέμπεται από την κάθοδο ονομάστηκε ακτίνες καθόδου.

Πείραμα σωλήνα εκκένωσης κενού φραγμού

Αυτό είναι ίσως το πείραμα και ο σωλήνας του Crookes γνωστότεροι, δεδομένου ότι επέτρεψε να καταλήξει σε συμπεράσματα μεγάλης σημασίας για τη φύση των ακτίνων καθόδου.

Μετά από όσα παρατήρησε στα πρώτα πειράματα με τους γωνιακούς σωλήνες, ο Crookes ξεκίνησε διερευνήσει τη διαπερατότητα από αυτές τις ακτίνες, δηλαδή για να ελέγξετε αν ήταν σε θέση να διασχίσουν διαφορετικά εμπόδια. Για αυτό, ο William Crookes σχεδίασε σωλήνες κενού στους οποίους είχαν εγκατασταθεί διαφορετικά φράγματα, το πιο γνωστό από τα οποία είναι η πλάκα ψευδαργύρου σε σχήμα σταυρού της Μάλτας. Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν με αυτόν τον σωλήνα έδειξαν ότι οι ακτίνες καθόδου παρεμποδίστηκαν από το φράγμα σταυρού της Μάλτας; αφού μια σκιά με το σχήμα του σταυρού εμφανίστηκε, στη μέση της φωτεινότητας, στο τέλος του σωλήνα.

Για να πραγματοποιήσει αυτό το πείραμα, ο Crookes σχεδίασε έναν σωλήνα στον οποίο βρίσκονταν η κάθοδος και το φράγμα (μεταλλικός σταυρός βύνης) σε ευθεία γραμμή, και παρατήρησε ότι η σκιά που εμφανίστηκε στο τέλος του σωλήνα ευθυγραμμίστηκε επίσης με αυτά τα δύο στοιχεία.

Αυτό το πείραμα του επέτρεψε να καταλήξει στα ακόλουθα συμπεράσματα:

• Οι ακτίνες καθόδου, όπως το φως, ταξιδεύουν σε ευθείες γραμμές και χυτές σκιές.
• Οι ακτίνες καθόδου εκπέμπουν κάποιο είδος ενέργειας, αφού το άκρο του σωλήνα όπου χτύπησε θερμάνθηκε.

Πείραμα σωλήνα κενού υποβλήθηκε σε μαγνητικό πεδίο

Ολοκληρώνουμε αυτό το μάθημα του πειράματος Crookes για να μιλήσουμε για ένα άλλο πολύ σημαντικό. Ο William Crookes πραγματοποίησε πολλαπλά πειράματα για να διευκρινίσει τη φύση των ακτίνων καθόδου. Σε ένα από αυτά υπέβαλε το σωλήνα κενού μαγνητικά πεδία (μετακινώντας έναν μαγνήτη κοντά στον σωλήνα κενού) και παρατήρησε ότι η ακτίνα καθόδου εκτροπή, κάτι που δεν συμβαίνει με το φως

Αυτό το πείραμα αργότερα κατέστησε δυνατή την απόδειξη ότι οι ακτίνες καθόδου αποτελούνται από αρνητικά φορτισμένα σωματίδια. Είκοσι χρόνια αργότερα ο Τ. Τόμσον κατάφερε να εντοπίσει τέτοια σωματίδια όπως ηλεκτρόνια.