Pokus Crookesove cijevi

Tijekom 19. stoljeća postojale su uzastopne tajanstvena otkrića zračenja kao što su radio valovi, katodne zrake ili X-zrake. Ova su otkrića konsolidirala teoriju da je priroda emitirala "emanacije" koje su bile sposobne djelovati na daljinu i koja osjetila nisu mogla percipirati. U ovoj ćemo lekciji od UČITELJA otkriti kako Pokus Crookesove cijevi bilo je to jedno od znanstvenih istraživanja koje je na presudan način doprinijelo otkrivanju i razumijevanju katodnih zraka.

Izum vakuumska cijev po Hienrich geissler bio temeljni korak u otkrivanju niza tajanstvenih zračenja kao što su X-zrake ili katodne zrake.

Vakuumske pumpe postojale su već 1855. godine, ali ona koju je izumio Geissler predstavljala je važno poboljšanje od tada uspio smanjiti tlak unutar staklene cijevi ispunjene plinom na 0,01% tlaka atmosferski. Geisslerova vakuumska cijev bila je dovoljno jaka da smanjiti pritisak sve do vrlo malih vrijednosti.

Tijekom sljedećih 50 godina, nova Geisslerova nova vakuumska pumpa omogućila je pojavu temeljnih izuma za napredak tehnologije poput

električna žarulja i otvorila nova polja za istraživanje.

Kasnije, Julius Plücker inkorporiran elektrode za usisavanje cijevi od Geisslera. Odnosno, on je sadržavao dvije metalne ploče (električni vodič) spojene na strujni generator. Pozitivno nabijena elektroda poznata je kao Anoda, a pozitivno nabijena elektroda naziva se Katoda. Plücker je primijetio da je unatoč vakuumu struja nastavila teći kroz vakuumsku cijev od katode do anode, proizvodeći blijedo zeleno svjetlo.

Unatoč tim otkrićima, trebalo bi proći dva desetljeća da bi se konačno provelo dubinsko proučavanje ovih svjetlosnih cijevi.

The kemičar William Crookes Bio je jedan od najvažnijih znanstvenika u 19. stoljeću u Europi, otkrio je Talij i presudno pridonio otkriću i znanju o katodne zrake.

Crookes je bio neumorni izumitelj i zapažen po svojoj velikoj vještini na polju eksperimentiranja. Njegovi eksperimenti s cijevi za vakuumsko pražnjenje (ili krivi cijevi) njegovog izuma bili su presudni za otkriće elektrona i fotoelektrični efekt.

1875. godine dizajnirao je nove vakuumske cijevi za proučavanje prirode ovih svjetlećih pojava. William Crookes dizajnirao je različite vakuumske cijevi za pražnjenje. Najpoznatija su tri koja su korištena u pokusima koji su nam omogućili da znamo koje su karakteristike katodnih zraka. Ovdje ćemo ponuditi sažetak kako je bio eksperiment Crookesove cijevi.

Eksperiment kutne cijevi za vakuumsko pražnjenje

Jedna od cijevi koju je dizajnirao Crookes tvorila je pravi kut a kad je kroz cijev prolazila električna struja, primijećeno je da je svjetlost bila jača u području koje je bilo ispred katode.

Također je provodio različite eksperimente mijenjajući tlak unutar cijevi i primijetio je da što je niži tlak, to je intenzivniji sjaj proizveden. Također je testirao ploče od različitih metala kao katode i otkrio da nastali sjaj ne ovisi o metalu koji se koristi kao elektroda.

Ti su rezultati ukazali da proizvedeni svjetlosni efekt dolazi od katode i da je neovisan o vrsti metala koji se koristi u elektrodi. Zbog ovih promatranja imenovano je zeleno svjetlo koje emitira katoda katodne zrake.

Eksperiment cijevi za vakuumsko pražnjenje barijere

Ovo je možda Crookesov eksperiment i cijev najpoznatiji, budući da je omogućio donošenje zaključaka od velike važnosti o prirodi katodnih zraka.

Nakon onoga što je uočio u prvim eksperimentima s kutnim cijevima, Crookes je krenuo u istražiti prodornost ovih zraka, odnosno provjeriti jesu li sposobni prijeći različite barijere. Za to je William Crookes dizajnirao vakuumske cijevi u koje su ugrađene različite barijere, od kojih je najpoznatija cinkova ploča u obliku malteškog križa. Eksperimenti izvedeni s ovom cijevi pokazali su da su katodne zrake presreli malteška zapreka u obliku križa; budući da se usred luminiscencije na kraju cijevi pojavila sjena oblika križa.

Kako bi izveo ovaj eksperiment, Crookes je dizajnirao cijev u kojoj su se nalazile katoda i barijera (metalni sladov križ). u ravnoj liniji i primijetio da je sjena koja se pojavila na kraju cijevi također poravnana s ova dva elementa.

Ovaj eksperiment omogućio mu je da donese sljedeće zaključke:

• Katodne zrake poput svjetlosti putuju u pravim linijama i bacaju sjene.
• Katodne zrake daju neku vrstu energije, budući da je kraj cijevi u koji su udarili zagrijan.

Pokus vakuumske cijevi podvrgnut magnetskom polju

Završavamo ovu lekciju eksperimenta Crookesove cijevi kako bismo razgovarali o još jednoj vrlo važnoj. William Crookes proveo je više eksperimenata kako bi pokušao rasvijetliti prirodu katodnih zraka. U jednom od njih podvrgao je vakuumsku cijev magnetska polja (pomičući magnet u blizini vakuumske cijevi) i primijetio da je snop katodne zrake bio skrenut, što nije bio slučaj sa svjetlošću.

Ovaj je eksperiment kasnije omogućio da se pokaže da su katodne zrake sastavljene od negativno nabijenih čestica. Dvadeset godina kasnije J.Thomson uspio je identificirati takve čestice kao elektroni.