Τι είναι οι ΚΑΘΟΔΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΕΣ και τα χαρακτηριστικά τους

Μπορεί να μην γνωρίζετε ποιες είναι οι ακτίνες καθόδου, αλλά σίγουρα σας περιβάλλουν συσκευές που λειτουργούν χάρη σε αυτές: παλιές τηλεοράσεις και οθόνες που σήμερα αντικαθίστανται από άλλες τεχνολογίες που επιτρέπουν την κατασκευή επίπεδων οθονών και πολύ ελαφρύτερων. παλμογράφοι που μας επιτρέπουν να μετράμε σήματα όλων των ειδών και που μπορούμε να βρούμε σε τόσα διαφορετικά μέρη όπως νοσοκομεία, μηχανικά εργαστήρια ή στούντιο ηχογράφησης... Σε αυτό το μάθημα από έναν ΕΠΑΓΓΕΛΜΑ εσάς εξηγούμε Τι είναι οι ακτίνες καθόδου και τα χαρακτηριστικά τους, ποιες ιδιότητες έχουν και ποιες είναι οι κύριες εφαρμογές τους.

Δείκτης

1. Τι είναι οι ακτίνες Cathode - Εύκολος ορισμός
2. Ανακάλυψη καθοδικών ακτίνων
3. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά των καθοδικών ακτίνων;
4. Πού χρησιμοποιούνται οι ακτίνες καθόδου; Οι πιο σημαντικές εφαρμογές

Οι ακτίνες καθόδου είναι ρεύματα ηλεκτρονίων Εκπέμπονται από την κάθοδο (αρνητικό ηλεκτρόδιο) σε ένα σωλήνα κενού.

ΕΝΑ σωλήνας κενού Είναι ένας σωλήνας κλειστός από βαλβίδες από τις οποίες έχει εξαχθεί σχεδόν όλο το αέριο που περιέχει, δημιουργώντας έτσι ένα χώρο σχεδόν χωρίς άτομα. Τα ηλεκτρόδια συνδέονται με μια εξωτερική πηγή υψηλής τάσης που καθορίζει μια μεγάλη διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων στο σωλήνα.

Η διαφορά δυναμικού προκαλεί την έξοδο του ηλεκτρόνια(υποατομικά σωματίδια αρνητικά φορτισμένο) από την κάθοδο (αρνητικό ηλεκτρόδιο) για να δημιουργήσετε ένα ρεύμα που κατευθύνεται προς την άνοδο (θετικό ηλεκτρόδιο). Αυτό το ρεύμα ηλεκτρονίων που δημιουργείται έτσι γίνεται ορατό με τη μορφή α απαλό πράσινο λάμψη, που προέρχεται από την κάθοδο και κατευθύνεται προς την άνοδο.

Εικόνα: 100cia.site

Οι ακτίνες καθόδου ανακαλύφθηκαν χάρη στα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν από το Γουίλιαμ Κροουκς. Αυτός ο Βρετανός επιστήμονας του 19ου αιώνα επινόησε σωλήνες κενού διαφορετικών σχεδίων στους οποίους είχαν ενσωματωθεί ηλεκτρόδια.

ο πειράματα που πραγματοποιήθηκαν από τον Crookes οδήγησε στην ανακάλυψη των ακτίνων καθόδου που επιτρέπεται να συναγάγει τις κύριες ιδιότητές τους και, αργότερα, στο ανακάλυψη ηλεκτρονίων. Εκτός από το στραβό σωλήνα Έγινε ένα επιστημονικό ερευνητικό όργανο που εξακολουθεί να υπάρχει σε πολλά εργαστήρια επιστημονικής έρευνας.

Μελέτες καθόδου ακτίνων που χρησιμοποιούν αυτόν τον τύπο ελαφρού σωλήνα επιτρέπουν τον καθορισμό των ακόλουθων χαρακτηριστικών αυτού του ρεύματος ηλεκτρονίων:

• Ακτίνες καθόδου ταξιδεύουν σε ευθεία γραμμή, όπως το φως. απουσία ηλεκτρικών ή μαγνητικών πεδίων.
• Αυτοί είναι σταμάτησε από φυσικά εμπόδια αρκετά παχύ (σαν μεταλλική πλάκα λίγων χιλιοστών) και ρίχνει σκιές με τον ίδιο τρόπο που κάνει το φως όταν πέφτει σε αδιαφανή υλικά.
• ο ταχύτητα ηλεκτρονίων των ακτίνων καθόδου αυξάνεται. Και αυξάνοντας το κενό στον σωλήνα καθοδικών ακτίνων. Όσο μεγαλύτερο είναι το κενό, τόσο μεγαλύτερη είναι η ένταση των ακτίνων καθόδου που δημιουργούνται. Αυτό συμβαίνει επειδή η παρουσία ατόμων σε υψηλές συγκεντρώσεις εμποδίζει την κυκλοφορία ηλεκτρονίων και, συνεπώς, την εκπομπή καθοδικών ακτίνων. Το παλαιότερο είναι η πιθανή διαφορά μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων του καθοδικού σωλήνα.
• Ακτίνες καθόδου (ρεύματα αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων) παραμορφώνονται όταν υποβάλλονται σε μαγνητικό πεδίο ή ηλεκτρικό πεδίο. Αυτή είναι μια ιδιότητα που δεν εμφανίζεται στην περίπτωση του φωτός.
• Ακτίνες καθόδου απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή θερμότητας, αφού μετατρέπουν την κινητική τους ενέργεια (ενέργεια που σχετίζεται με την κίνηση) σε θερμική ενέργεια (θερμότητα).
• Οι ακτίνες καθόδου είναι ικανός να προκαλέσει μερικάχημικές αντιδράσεις παρόμοια με αυτά που προκαλούνται από το φως, όπως η εκτύπωση σε φωτογραφική πλάκα.
• Ακτίνες καθόδου ιοντίζουν αέρια που περιέχονται, σε μικρές ποσότητες, στον κενό σωλήνα.

Φθορισμός

Ένα άλλο χαρακτηριστικό των πιο σημαντικών ακτίνων καθόδου είναι ότι προκαλούν φαινόμενα φθορισμός σε ορισμένα υλικά όπως γυαλί ή θειούχος ψευδάργυρος.

Ο φθορισμός είναι η ικανότητα ορισμένων υλικών να εκπέμπουν φως. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει όταν τα ηλεκτρόνια των ακτίνων της καθόδου συγκρούονται με το υλικό και μεταδίδουν την κινητική τους ενέργεια στα άτομα του.

Αυτή η ενέργεια που απορροφάται από τα άτομα δημιουργεί τη διέγερση των ηλεκτρονίων τους, τα οποία ανεβαίνουν σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας. Τα διεγερμένα ηλεκτρόνια επιστρέφουν γρήγορα στην αρχική τους θέση σε χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας. Η ενέργεια που απελευθερώνεται στο άλμα πίσω στην αρχική ενεργειακή κατάσταση έχει μήκος κύματος που είναι ορατό (φθορισμός).

Εικόνα: Slideshare

Οι ακτίνες καθόδου ανακαλύφθηκαν χάρη στα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν από τον William Crookes. Αυτός ο Βρετανός επιστήμονας του 19ου αιώνα επινόησε σωλήνες κενού διαφορετικών σχεδίων στους οποίους είχαν ενσωματωθεί ηλεκτρόδια. Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν από τους Crookes οδήγησαν στην ανακάλυψη των καθοδικών ακτίνων και επέτρεψαν να συναγάγουν τις κύριες ιδιότητές τους. Επιπλέον, ο σωλήνας Crookes έγινε ένα επιστημονικό ερευνητικό όργανο που εξακολουθεί να υπάρχει σε πολλά επιστημονικά ερευνητικά εργαστήρια σήμερα.

Τεχνολογία CTR (Catodic Tube Rays)

Η σημερινή τεχνολογία καθοδικών σωλήνων (CTR) βασίζεται στην τεχνολογία σωλήνας κενού σχεδιάστηκε από τον Crookes, αλλά έχει ενσωματώσει ορισμένα στοιχεία που επιτρέπουν τη χρήση του σε διάφορες εφαρμογές.

Χαρακτηριστικά των σημερινών καθοδικών σωλήνων

Επί του παρόντος, τα CTR είναι σωλήνες κενού που ενσωματώνουν τρία βασικά στοιχεία:

• Ενσωμάτωση μαγνητικών πεδίων που επιτρέπουν την απόκλιση της κατεύθυνσης των ακτίνων καθόδου επιτρέποντας τον χειρισμό τους. Η ενσωμάτωση μαγνητικών πεδίων για την εκτροπή της ροής των ηλεκτρονίων οφείλεται στις έρευνες που πραγματοποίησε ο J.Thomson με το σωλήνα κενού Crookes.
• Επικαλύψεις σωλήνων με φθορίζον υλικό η οποία παράγει μια πολύ πιο έντονη απόκριση φωτός επειδή, χάρη στο φαινόμενο του φθορισμού, ένα σημαντικό μέρος των ακτίνων καθόδου που δεν είναι ορατές, μετατρέπονται σε φως. Αυτή η επικάλυψη οφείλεται στα πειράματα του F. Braun, ο οποίος πειραματίστηκε με τους σωλήνες του W. Crookes τα φαινόμενα φθορισμού.
• Ενσωμάτωση καυτών καθόδων. Ο σωλήνας Crookes δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία για τη λειτουργία του. Ωστόσο, η παρατήρηση του Τ. Έντισον ότι η θερμότητα προκαλεί την εκπομπή ιόντων σε ορισμένα υλικά εφαρμόστηκε σε σωλήνες κενού. Οι λεγόμενες καυτές κάθοδοι ενσωματώθηκαν που ήταν ικανές να εκπέμπουν ιόντα όταν θερμαίνονται. Με αυτόν τον τρόπο, η λειτουργία του σωλήνα κενού παύει να εξαρτάται από την παρουσία υπολειπόμενου αέρα μέσα σε αυτόν.

Κύριες εφαρμογές

• Μέτρηση της ταχύτητας και της μάζας των ηλεκτρονίων: Αυτές οι ιδιότητες μπορούν να μετρηθούν σε CTR που ενσωματώνει ηλεκτρικό πεδίο και μαγνητικό πεδίο που ακυρώνουν το ένα το άλλο και επιτρέπουν τη μέτρηση της ταχύτητας των ηλεκτρονίων και της μάζας τους.
• Το παλμογράφο: Αυτή η συσκευή αποτελείται από ένα CTR που ενσωματώνει ένα μεταβλητό μαγνητικό πεδίο που προκαλεί οριζόντια σάρωση των ακτίνων καθόδου, στην οθόνη προβολής στο τέλος του σωλήνα. Όταν αυτή η συσκευή είναι συνδεδεμένη σε ένα όργανο που μετρά οποιαδήποτε φυσική παράμετρο και είναι ικανό μεταφράστε το σε ηλεκτρικά σήματα, αυτά αναπαράγονται στον παλμογράφο ως κάθετες ταλαντώσεις του ΔΕΣΜΗ ΦΩΤΟΣ. Είναι ένα από τα πιο ευπροσάρμοστα όργανα μέτρησης που υπάρχουν και χρησιμοποιείται σε πλήθος μετρήσεων όπως: καρδιακός ρυθμός, πίεση, επίπεδα ήχου, δόνηση κ.λπ.
• Οθόνες και οθόνες τηλεόρασης: Επί του παρόντος, η τεχνολογία CTR εξαφανίζεται υπέρ πιο προηγμένων, όπως επίπεδες οθόνες υγρών κρυστάλλων (LCD) ή των διόδων εκπομπής (LED), οι οποίες επιτρέπουν τη δραστική μείωση του μεγέθους και του βάρους των οθονών, καθώς και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Ωστόσο, αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιήθηκε σε οθόνες και οθόνες τηλεόρασης πριν από μερικά χρόνια από τη δεκαετία του '50 του περασμένου αιώνα.

Αν θέλετε να διαβάσετε περισσότερα άρθρα παρόμοια με Τι είναι οι ακτίνες καθόδου και τα χαρακτηριστικά τους, σας συνιστούμε να εισαγάγετε την κατηγορία μας Το άτομο.

Steven Weinberg (1985).Υποατομικά σωματίδια. Βαρκελώνη: Scientific Press S.A