Mitä ovat katodiset säteet ja niiden ominaisuudet

Et ehkä tiedä mitä katodisäteet ovat, mutta varmasti sinut ympäröi niiden ansiosta toimivat laitteet: vanhat televisiot ja näytöt, jotka tällä hetkellä korvataan muilla tekniikoilla, jotka mahdollistavat litteiden ja paljon kevyempien näyttöjen valmistamisen; oskilloskoopit, joiden avulla voimme mitata kaikenlaisia ​​signaaleja ja joita voimme löytää niin monista eri paikoista kuten sairaalat, mekaaniset työpajat tai äänitysstudiot... Tässä PROFESSORIN oppitunnissa sinä me selitämme mitkä ovat katodisäteet ja niiden ominaisuudet, mitä ominaisuuksia heillä on ja mitkä ovat niiden tärkeimmät sovellukset.

Indeksi

1. Mitä ovat katodisäteet - helppo määritelmä
2. Katodisäteiden löytäminen
3. Mitkä ovat katodisäteiden ominaisuudet?
4. Missä katodisäteitä käytetään? Tärkeimmät sovellukset

Katodisäteet ovat elektronien virtauksia Katodi (negatiivinen elektrodi) päästää ne tyhjiöputkessa.

A elektroniputki

Potentiaaliero aiheuttaa elektronit(atomia pienemmät hiukkaset negatiivisesti varattu) katodista (negatiivinen elektrodi) suunnatun virran luomiseksi kohti anodia (positiivinen elektrodi). Tämä näin muodostunut elektronivirta tulee näkyviin a: n muodossa vaaleanvihreä hehku, joka on peräisin katodista ja on suunnattu anodille.

Kuva: 100cia.site

Katodisäteet löydettiin William Crookes. Tämä 1800-luvun brittiläinen tiedemies suunnitteli eri muotoisia tyhjiöputkia, joihin elektrodit oli liitetty.

Crookesin tekemät kokeet johti katodisäteiden löytämiseen, joiden avulla voitiin päätellä niiden pääominaisuudet ja myöhemmin elektronien löytäminen. Lisäksi crookes-putki siitä tuli tieteellinen tutkimusinstrumentti, jota on edelleen läsnä monissa tieteellisissä tutkimuslaboratorioissa.

Tämän tyyppisiä valoputkia käyttävät katodisädetutkimukset mahdollistavat tämän elektronivirran seuraavien ominaisuuksien määrittelyn:

• Katodisäteet he matkustavat suoralla linjalla, aivan kuten valo; sähköisten tai magneettikenttien puuttuessa.
• He ovat pysäyttää fyysiset esteet tarpeeksi paksu (kuten muutaman millimetrin metallilevy) ja heittää varjot samalla tavalla kuin valo tekee iskuissa läpinäkymättömiä materiaaleja.
• elektronin nopeus katodisäteiden määrä kasvaa. Ja lisäämällä tyhjiö katodisädeputkessa. Mitä suurempi tyhjiö, sitä suurempi syntyvien katodisäteiden voimakkuus. Tämä johtuu siitä, että atomien läsnäolo suurina pitoisuuksina estää elektronien kierron ja siten katodisäteiden emissio. Vanhempi se on mahdollinen ero katodisädeputken kahden elektrodin välillä.
• Katodisäteet (negatiivisesti varautuneiden elektronien virrat) ne taipuvat, kun ne altistuvat magneettikentälle tai sähkökentälle. Tämä on ominaisuus, jota ei esiinny valossa.
• Katodisäteet vapauttaa energiaa lämmön muodossa, koska ne muuttavat liike-energiansa (liikkeeseen liittyvä energia) lämpöenergiaksi (lämpö).
• Katodisäteet ovat kykenee aiheuttamaan joitainkemialliset reaktiot samanlaisia ​​kuin valon aiheuttamat, kuten valokuvalevylle tulostaminen.
• Katodisäteet ionisoida kaasuja jotka ovat pieninä määrinä tyhjässä putkessa.

Fluoresenssi

Toinen tärkeimpien katodisäteiden ominaispiirre on, että ne aiheuttavat fluoresenssi tietyissä materiaaleissa, kuten lasissa tai sinkkisulfidissa.

Fluoresenssi on joidenkin materiaalien kyky säteillä valoa. Tämä ilmiö tapahtuu, kun katodisäteiden elektronit törmäävät materiaaliin ja välittävät kineettisen energiansa sen atomiin.

Tämä atomien absorboima energia tuottaa niiden elektronien virityksen, jotka hyppäävät korkeammalle energiatasolle. Innoissaan olevat elektronit palaavat nopeasti alkuperäiseen asentoonsa alemmalla energiatasolla. Palatessa takaisin alkuperäiseen energiatilaan vapautuneen energian aallonpituus on näkyvissä (fluoresenssi).

Kuva: Slideshare

Katodisäteet löydettiin William Crookesin tekemien kokeiden ansiosta. Tämä 1800-luvun brittiläinen tiedemies suunnitteli eri muotoisia tyhjiöputkia, joihin elektrodit oli liitetty. Crookesin suorittamat kokeet johtivat katodisäteiden löytämiseen ja antoivat mahdollisuuden päätellä niiden pääominaisuudet. Lisäksi Crookes-putkesta tuli tieteellinen tutkimusinstrumentti, jota on edelleen läsnä monissa tieteellisissä tutkimuslaboratorioissa.

CTR (Catodic Tube Rays) -tekniikka

Nykyinen katodisädeputketekniikka (CTR) perustuu elektroniputki Crookesin suunnittelema, mutta siinä on joitain elementtejä, jotka sallivat sen käytön erilaisissa sovelluksissa.

Nykyisten katodisädeputkien ominaisuudet

Tällä hetkellä CTR: t ovat tyhjiöputkia, jotka sisältävät kolme perustekijää:

• Magneettikenttien sisällyttäminen jotka antavat mahdollisuuden poiketa katodisäteiden suunnasta, mikä mahdollistaa niiden manipuloinnin. Magneettikenttien sisällyttäminen elektronivirtauksen ohjaamiseen johtuu tutkimuksista, jotka J.Thomson on suorittanut Crookesin tyhjiöputkella.
• Putkipinnoitteet fluoresoivalla materiaalilla joka tuottaa paljon voimakkaamman valovasteen, koska fluoresenssi-ilmiön ansiosta tärkeä osa katodisäteistä, jotka eivät ole näkyvissä, muuttuu valoksi. Tämä päällyste johtuu F. Braunin kokeista, jotka kokeilivat W. Crookesin putkia fluoresenssiilmiöillä.
• Kuumien katodien sisällyttäminen. Crookes-putki ei ole lämpötilasta riippuvainen sen toiminnasta. Tyhjiöputkiin tehtiin kuitenkin T. Edisonin havainto siitä, että lämpö aiheuttaa ionien emissiota joissakin materiaaleissa. Siihen sisällytettiin niin kutsuttuja kuumia katodeja, jotka kykenivät tuottamaan ioneja kuumennettaessa. Tällä tavoin tyhjiöputken toiminta lakkaa riippumasta jäännösilman läsnäolosta sen sisällä.

Tärkeimmät sovellukset

• Mittaa elektronien nopeus ja massa: Nämä ominaisuudet voidaan mitata CTR: ssä, joka sisältää sähkö- ja magneettikentän, jotka kumoavat toisiaan ja mahdollistavat elektronien nopeuden ja niiden massan mittaamisen.
• Oskilloskooppi: Tämä laite koostuu CTR: stä, joka sisältää muuttuvan magneettikentän, joka aiheuttaa katodisäteiden vaakasuoran skannauksen putken päässä olevassa valkokankaalla. Kun tämä laite on kytketty laitteeseen, joka mittaa mitä tahansa fyysistä parametria ja pystyy siihen kääntää se sähköisiksi signaaleiksi, nämä toistetaan oskilloskoopilla vertikaalisina värähtelyinä valonsäde. Se on yksi monipuolisimmista olemassa olevista mittauslaitteista, ja sitä käytetään monissa mittauksissa, kuten syke, paine, äänitaso, tärinä jne.
• Televisioruudut ja näytöt: Tällä hetkellä CTR-tekniikka häviää edistyneempien, kuten nestekidenäytön (LCD) tai diodien (LEDien) lähettäminen, jotka mahdollistavat näyttöjen koon ja painon huomattavan pienentämisen lisäksi pidemmän käyttöiän. Tätä tekniikkaa käytettiin kuitenkin televisioruuduissa ja näytöissä vasta muutama vuosi sitten viime vuosisadan 50-luvulta.

Jos haluat lukea lisää artikkeleita, jotka ovat samanlaisia ​​kuin Mitä ovat katodisäteet ja niiden ominaisuudet, suosittelemme, että kirjoitat luokan Atomi.

Steven Weinberg (1985).Atomia pienemmät hiukkaset. Barcelona: Scientific Press S.A