ניסוי שפופרת בקרוקס

במהלך המאה ה -19, היו רציפות תגליות קרינה מסתוריות כגון גלי רדיו, קרני קתודה או צילומי רנטגן. תגליות אלה איחדו את התיאוריה לפיה הטבע פולט "אמאציות" המסוגלות לפעול מרחוק ושהחושים אינם יכולים לתפוס. בשיעור זה של מורה נגלה כיצד ניסוי שפופרת בקרוקס זו הייתה אחת החקירות המדעיות שתרמו באופן החלטי ביותר לגילוי והבנת קרני הקתודה.

המצאתו של צינור ואקום על ידי Hienrich גייסלר היה צעד מהותי לגילוי סדרה של קרינות מסתוריות כמו צילומי רנטגן או קרני קתודה.

משאבות ואקום היו קיימות כבר בשנת 1855, אך זו שהומצאה על ידי גייסלר ייצגה שיפור חשוב הצליח להפחית את הלחץ בתוך צינור זכוכית מלא בגז ל 0.01% מהלחץ אטמוספרי. צינור הוואקום של גייסלר היה חזק מספיק כדי להפחית לחץ עד לערכים קטנים מאוד.

במהלך 50 השנים הבאות, משאבת הוואקום החדשה של גייסלר אפשרה את הופעתן של המצאות בסיסיות לקידום הטכנולוגיה כמו נורה חשמלית ופתח תחומים חדשים למחקר.

יותר מאוחר, יוליוס פלוקר שולב אלקטרודות לצינור ואקום מאת גייסלר. כלומר, שולבו בו שתי לוחות מתכת (מוליך חשמלי) המחוברים לגנרטור זרם. האלקטרודה הטעונה באופן חיובי מכונה האנודה והאלקטרודה הטעונה באופן חיובי נקראת הקתודה. פלוקר ציין שלמרות הוואקום הזרם המשיך לזרום דרך צינור הוואקום מהקתודה לאנודה, והפיק אור ירוק חיוור.

למרות התגליות הללו, ייקח סוף סוף מחקר מעמיק של צינורות האור הללו.

ה הכימאי ויליאם קרוקס הוא היה אחד המדענים החשובים במאה ה -19 באירופה, גילה את תליום, ותרם בצורה נחרצת לגילוי וידע של קרני קתודה.

קרוקס היה ממציא בלתי נלאה וציין את מיומנותו הרבה בתחום הניסויים. הניסויים שלו עם צינורות פריקה ואקום (אוֹ צינורות עקומים) של המצאתו היו מכריעים לגילוי האלקטרון וההשפעה הפוטואלקטרית.

בשנת 1875 הוא תכנן צינורות ואקום חדשים כדי לחקור את טיבן של תופעות זוהרות. ויליאם קרוקס עיצב צינורות פריקה ואקום שונים. הידועים ביותר הם השלושה ששימשו בניסויים שאפשרו לנו לדעת מה המאפיינים של קרני הקתודה. כאן אנו עומדים להציע סיכום כיצד היה ניסוי הצינור של קרוקוס.

ניסוי שפופרת אבק זוויתית

אחד הצינורות שתוכנן על ידי קרוקס יצר א זווית נכונה וכאשר הועבר זרם חשמלי דרך הצינור, נצפה כי האור חזק יותר באזור שמול הקתודה.

הוא גם ביצע ניסויים שונים המשתנים את הלחץ בתוך הצינור וצפה שככל שהלחץ נמוך יותר, כך זוהר שהופק חזק יותר. הוא גם בדק צלחות ממתכות שונות כקטודות ומצא כי הזוהר המיוצר אינו תלוי במתכת המשמשת כאלקטרודה.

תוצאות אלו הצביעו על כך שאפקט האור שהופק מקורו בקתודה, והיה בלתי תלוי בסוג המתכת המשמשת באלקטרודה. בשל התצפיות הללו, נקרא האור הירוק שפולט הקתודה קרני קתודה.

ניסוי שפופרת אבק מחסום

זה אולי הניסוי והצינור של קרוקס ידוע ביותר, מכיוון שאפשרה להגיע למסקנות בעלות חשיבות רבה לגבי אופי קרני הקתודה.

אחרי מה שצפה בניסויים הראשונים עם הצינורות הזוויתיים, יצא קרוקוס לדרך לחקור יכולת חדירה של קרניים אלה, כלומר, לבדוק אם הן מסוגלות לעבור מחסומים שונים. לשם כך תכנן ויליאם קרוקס צינורות ואקום בהם הותקנו מחסומים שונים, והידוע שבהם הוא לוח האבץ בצורת צלב מלטזי. הניסויים שבוצעו בצינור זה הראו כי קרני הקתודה יורטו על ידי ה- מחסום בצורת צלב מלטזי; מאז הופיע צל עם צורת הצלב, באמצע הזוהר, בקצה הצינור.

לביצוע ניסוי זה, תכנן קרוקוס צינור בו נמצאו הקתודה והמחסום (צלב מאלט מתכתי) בקו ישר, וצפה כי הצל שהופיע בקצה הצינור היה מיושר גם לשני היסודות הללו.

ניסוי זה אפשר לו להגיע למסקנות הבאות:

• קרני קתודה, כמו אור, נעות בקווים ישרים ומטילות צללים.
• קרני הקתודה מוציאות אנרגיה כלשהי, מכיוון שקצה הצינור בו הם פגעו היה מחומם.

ניסוי צינור ואקום הנתון לשדה מגנטי

אנו מסיימים את השיעור הזה של ניסוי הצינור בקרוקוס כדי לדבר על עוד אחד חשוב מאוד. וויליאם קרוקס ערך ניסויים מרובים כדי לנסות להבהיר את אופי קרני הקתודה. באחד מהם הכניס את צינור הוואקום ל שדה מגנטי (הזזת מגנט בסביבת צינור הוואקום) וצפה כי קרן הקתודה הוסטה, מה שלא היה במקרה של אור.

מאוחר יותר ניסוי זה התאפשר להדגים שקרני הקתודה מורכבות מחלקיקים טעונים שלילית. עשרים שנה לאחר מכן ג'יי תומסון הצליח לזהות חלקיקים כמו אלקטרונים.