Mis on katoodsed kiired ja nende omadused

Te ei pruugi teada, mis on katoodkiired, kuid kindlasti olete teid ümbritsenud seadmed, mis töötavad tänu neile: vanad telerid ja monitorid, mis on praegu asendatud muude tehnoloogiatega, mis võimaldavad toota lameekraane ja palju kergemaid; ostsilloskoobid, mis võimaldavad meil mõõta igasuguseid signaale ja mida võime leida nii paljudest erinevatest kohtadest nagu haiglad, mehaanikatöökojad või salvestusstuudiod... Selles PROFESSORI õppetükis olete teie selgitame millised on katoodkiired ja nende omadused, millised omadused neil on ja millised on nende peamised rakendused.

Indeks

1. Mis on katoodkiired - lihtne määratlus
2. Katoodkiirte avastamine
3. Millised on katoodkiirte omadused?
4. Kus kasutatakse katoodkiiri? Kõige olulisemad rakendused

Katoodkiired on elektronide voolud Neid eraldab katood (negatiivne elektrood) vaakumtorus.

A vaakumtoru See on ventiilidega suletud toru, millest on eraldatud peaaegu kogu selles sisalduv gaas, luues nii ruumi

Potentsiaalne erinevus põhjustab elektronid(subatoomilised osakesed negatiivselt laetud) katoodist (negatiivne elektrood) suunatava voolu loomiseks anoodi poole (positiivne elektrood). See selliselt tekitatud elektronide voog muutub nähtavaks a kujul kahvaturoheline kuma, mis pärineb katoodist ja on suunatud anoodi poole.

Pilt: 100cia.site

Katoodkiired avastati tänu läbi viidud katsetele William Crookes. See 19. sajandi Briti teadlane mõtles välja erineva kujundusega vaakumtorud, millele olid ühendatud elektroodid.

The Crookesi tehtud katsed viinud katoodkiirte avastamiseni, mis võimaldas tuletada nende peamised omadused ja hiljem ka elektronide avastamine. Lisaks krookide toru sellest sai teadusuuringute instrument, mis on paljudes teadusuurimislaborites tänapäevalgi olemas.

Katoodkiire uuringud seda tüüpi valgustoru abil võimaldavad määratleda selle elektronvoo järgmised omadused:

• Katoodkiired nad rändavad sirgjooneliselt, täpselt nagu valgus; elektri- või magnetvälja puudumisel.
• Nemad on peatatud füüsiliste tõketega piisavalt paks (nagu mõne millimeetri metallplaat) ja viska varje samamoodi nagu valgus läbipaistmatute materjalide löömisel.
• The elektronikiirus katoodkiirte arv suureneb. Ja suurendades vaakum katoodkiiretorus. Mida suurem on vaakum, seda suurem on tekitatud katoodkiirte intensiivsus. Seda seetõttu, et aatomite olemasolu suurtes kontsentratsioonides takistab elektronide ringlust ja seega ka katoodkiirte kiirgust. Vanem on see potentsiaalne erinevus katoodkiiretoru kahe elektroodi vahel.
• Katoodkiired (negatiivselt laetud elektronide voolud) nad painduvad, kui neile avaldub magnet- või elektriväli. See on omadus, mida valguse korral ei esine.
• Katoodkiired vabastada energiat soojuse kujul, kuna nad muundavad oma kineetilise energia (liikumisega seotud energia) soojusenergiaks (soojus).
• Katoodkiired on võimeline mõnda põhjustamakeemilised reaktsioonid sarnased valguse põhjustatud omadega, näiteks fotoplaadile printimine.
• Katoodkiired ioniseerida gaase mis on väikestes kogustes tühjas tuubis.

Fluorestsents

Tähtsamate katoodkiirte teine ​​omadus on see, et need põhjustavad fluorestsents teatud materjalides nagu klaas või tsinksulfiid.

Fluorestsents on mõnede materjalide võime valgust eraldada. See nähtus tekib siis, kui katoodkiirte elektronid põrkuvad materjaliga kokku ja edastavad oma kineetilise energia selle aatomitele.

See aatomite neelatud energia tekitab nende elektronide ergastuse, mis hüppavad kõrgemale energiatasemele. Erutatud elektronid naasevad madalamas energiatasemes kiiresti oma algasendisse. Esialgsesse energiaolekusse tagasihüppes vabanenud energia lainepikkus on nähtav (fluorestsents).

Pilt: slaidijaotus

Katoodkiired avastati tänu William Crookes'i tehtud katsetele. See 19. sajandi Briti teadlane mõtles välja erineva kujundusega vaakumtorud, millele olid ühendatud elektroodid. Crookes'i läbi viidud katsed viisid katoodkiirte avastamiseni ja võimaldasid järeldada nende peamisi omadusi. Lisaks sai Crookesi torust teadusuurimisinstrument, mis on tänapäevalgi paljudes teadusuuringute laborites olemas.

CTR (Catodic Tube Rays) tehnoloogia

Tänapäeva katoodkiiretoru (CTR) tehnoloogia põhineb vaakumtoru kujundas Crookes, kuid on sisse lülitanud mõned elemendid, mis võimaldavad seda kasutada erinevates rakendustes.

Praeguste katoodkiiretorude omadused

Praegu on CTR-id vaakumtorud, mis sisaldavad kolme põhielementi:

• Magnetväljade liitmine mis võimaldavad katoodkiirte suunast kõrvale kalduda, võimaldades nendega manipuleerida. Magnetväljade lisamine elektronide voolu suunamiseks on tingitud J.Thomsoni Crookesi vaakumtoruga läbi viidud uuringutest.
• Fluorestseeruva materjaliga torukatted mis tekitab palju intensiivsema valgusreaktsiooni, kuna tänu fluorestsentsi nähtusele muundatakse oluline osa katoodkiirtest, mis pole nähtavad, valguseks. See kate on tingitud F. Brauni katsetest, kes katsetasid W. Crookesi torudega fluorestsentsi nähtusi.
• Kuumade katoodide lisamine. Crookesi toru ei sõltu selle toimimisest temperatuurist. Kuid vaakumtorudele rakendati T. Edisoni tähelepanekut, et soojus põhjustab mõnes materjalis ioonide emissiooni. Lisati nn kuumad katoodid, mis olid võimelised kuumutamisel ioone eraldama. Sel viisil lakkab vaakumtoru töö sõltumast selle sees oleva õhujäägi olemasolust.

Peamised rakendused

• Mõõtke elektronide kiirust ja massi: Neid omadusi saab mõõta CTR-is, mis sisaldab elektri- ja magnetvälja, mis üksteist tühistavad ja võimaldavad mõõta elektronide kiirust ja nende massi.
• Ostsilloskoop: See seade koosneb CTR-st, mis sisaldab muutuva magnetvälja, mis põhjustab katoodkiirte horisontaalse skaneerimise toru otsas oleval projektsiooniekraanil. Kui see seade on ühendatud instrumendiga, mis mõõdab mis tahes füüsikalisi parameetreid ja on võimeline teisendada see elektrilisteks signaalideks, need reprodutseeritakse ostsilloskoobil vertikaalsete võnkumistena valgusvihk. See on üks mitmekülgsemaid mõõtevahendeid, mis eksisteerivad ja mida kasutatakse mitmetes mõõtmistes, näiteks: pulss, rõhk, müratase, vibratsioon jne.
• Teleriekraanid ja monitorid: Praegu on CTR-tehnoloogia kadumas arenenumate, näiteks vedelkristallkraaniga (LCD) või dioodide (LED-de) eraldamine, mis võimaldavad lisaks pikemale kasutuseale ka ekraanide suurust ja kaalu drastiliselt vähendada. Kuid seda tehnoloogiat kasutati teleriekraanidel ja monitorides veel paar aastat tagasi eelmise sajandi 50ndatest.

Kui soovite lugeda rohkem artikleid, mis on sarnased Mis on katoodkiired ja nende omadused, soovitame sisestada meie kategooria Aatom.

Steven Weinberg (1985).Subatoomilised osakesed. Barcelona: Scientific Press S.A