Esperimento del tubo di Crookes

Nel corso del XIX secolo si susseguirono misteriose scoperte di radiazioni come onde radio, raggi catodici o raggi X. Queste scoperte consolidarono la teoria secondo cui la natura emetteva "emanazioni" capaci di agire a distanza e che i sensi non potevano percepire. In questa lezione di un INSEGNANTE scopriremo come Esperimento del tubo di Crookes fu una delle indagini scientifiche che contribuì in modo più decisivo alla scoperta e alla comprensione dei raggi catodici.

L'invenzione di tubo a vuoto di Hienrich Geissler è stata una tappa fondamentale nella scoperta di una serie di radiazioni misteriose come la Raggi X o raggi catodici.

Le pompe per vuoto esistevano già nel 1855, ma quella inventata da Geissler rappresentò un importante miglioramento, poiché è riuscito a ridurre la pressione all'interno di un tubo di vetro riempito di gas allo 0,01% della pressione atmosferico. Il tubo a vuoto di Geissler era abbastanza forte da ridurre la pressione fino a valori molto piccoli.

Nei successivi 50 anni, la nuova pompa per vuoto di Geissler ha permesso l'emergere di invenzioni fondamentali per il progresso della tecnologia come il

lampadina elettrica e ha aperto nuovi campi di ricerca.

Dopo, Julius Plücker incorporato elettrodi al tubo a vuoto di Geissler. Cioè, incorporava due piastre metalliche (conduttore elettrico) collegate a un generatore di corrente. L'elettrodo caricato positivamente è noto come anodo e l'elettrodo caricato positivamente è chiamato catodo. Plücker osservò che, nonostante il vuoto, la corrente continuava a fluire attraverso il tubo a vuoto dal catodo all'anodo, producendo una luce verde pallida.

Nonostante queste scoperte, ci vorrebbero due decenni prima che uno studio approfondito di questi tubi luminosi venga finalmente effettuato.

Il chimico William Crookes Fu uno dei più importanti scienziati del XIX secolo in Europa, scoprì il tallio e contribuì in modo decisivo alla scoperta e alla conoscenza del raggi catodici.

Crookes era un inventore instancabile e noto per la sua grande abilità nel campo della sperimentazione. I suoi esperimenti con tubi di scarico a vuoto (o tubi di truffatori) della sua invenzione furono determinanti per la scoperta dell'elettrone e dell'effetto fotoelettrico.

Nel 1875 aveva progettato nuovi tubi a vuoto per studiare la natura di questi fenomeni luminosi. William Crookes progettò vari tubi di scarico a vuoto. I più noti sono i tre che sono stati utilizzati negli esperimenti che hanno permesso di conoscere quali fossero le caratteristiche dei raggi catodici. Qui offriremo un riassunto di come era l'esperimento del tubo di Crookes.

Esperimento con tubo di scarico a vuoto angolato

Uno dei tubi progettati da Crookes formava un angolo retto e quando la corrente elettrica veniva fatta passare attraverso il tubo, si osservava che la luce era più intensa nella zona davanti al catodo.

Ha anche effettuato diversi esperimenti variando la pressione all'interno del tubo e ha osservato che più bassa è la pressione, più intenso è il bagliore prodotto. Ha anche testato piastre di metalli diversi come catodi e ha scoperto che il bagliore prodotto non dipendeva dal metallo utilizzato come elettrodo.

Questi risultati hanno indicato che l'effetto luminoso prodotto proveniva dal catodo ed era indipendente dal tipo di metallo utilizzato nell'elettrodo. A causa di queste osservazioni, la luce verde emessa dal catodo è stata nominata raggi catodici.

Esperimento del tubo di scarico del vuoto della barriera

Questo è forse l'esperimento e il tubo di Crookes meglio conosciuto, poiché ha permesso di giungere a conclusioni di grande importanza sulla natura dei raggi catodici.

Dopo quello che osservò nei primi esperimenti con i tubi angolati, Crookes si avviò indagare la penetrabilità di questi raggi, cioè per verificare se fossero in grado di attraversare barriere diverse. Per questo, William Crookes ha progettato tubi a vuoto in cui sono state installate diverse barriere, la più nota delle quali è la piastra di zinco a forma di croce di Malta. Gli esperimenti effettuati con questo tubo hanno mostrato che i raggi catodici sono stati intercettati dal barriera a forma di croce maltese; poiché un'ombra a forma di croce appariva, nel mezzo della luminescenza, all'estremità del tubo.

Per eseguire questo esperimento, Crookes progettò un tubo in cui si trovavano il catodo e la barriera (croce metallica di malto) in linea retta, e osservò che anche l'ombra che appariva all'estremità del tubo era allineata con questi due elementi.

Questo esperimento gli ha permesso di raggiungere le seguenti conclusioni:

• I raggi catodici, come la luce, viaggiano in linea retta e proiettano ombre.
• I raggi catodici emettono una sorta di energia, poiché l'estremità del tubo in cui colpiscono è stata riscaldata.

Esperimento con tubo a vuoto sottoposto a un campo magnetico

Abbiamo terminato questa lezione dell'esperimento del tubo di Crookes per parlarne di un'altra molto importante. William Crookes condusse numerosi esperimenti per cercare di chiarire la natura dei raggi catodici. In uno di essi ha sottoposto il tubo a vuoto a campi magnetici (spostando un magnete in prossimità del tubo a vuoto) e osservò che il raggio catodico veniva deviato, il che non era il caso della luce.

Questo esperimento ha poi permesso di dimostrare che i raggi catodici erano costituiti da particelle cariche negativamente. Vent'anni dopo J.Thomson riuscì a identificare particelle come elettroni.