מהם קרני CATHODIC ומאפייניהם

אולי אתה לא יודע מה זה קרני קתודה, אבל אתה בוודאי מוקף מכשירים שעובדים בזכותם: טלוויזיות וצגים ישנים המוחלפים כעת בטכנולוגיות אחרות המאפשרות ייצור של מסכים שטוחים וקלים בהרבה; אוסצילוסקופים המאפשרים לנו למדוד אותות מכל הסוגים ואנחנו יכולים למצוא בכל כך הרבה מקומות שונים כגון בתי חולים, סדנאות מכניות או אולפני הקלטה... בשיעור זה של פרופסור לך אנו מסבירים מהם קרני הקתודה ומאפייניהם, אילו נכסים יש להם ומה היישומים העיקריים שלהם.

אינדקס

1. מהן קרני קתודה - הגדרה קלה
2. גילוי קרני הקתודה
3. מהם המאפיינים של קרני הקתודה?
4. היכן משתמשים בקרני קתודה? היישומים החשובים ביותר

קרני הקתודה הן זרמים של אלקטרונים הם נפלטים על ידי הקתודה (אלקטרודה שלילית) בצינור ואקום.

א צינור ואקום זהו צינור סגור על ידי שסתומים מהם הוצא כמעט כל הגז שהכיל, וכך נוצר חלל כמעט נטול אטומים. האלקטרודות מחוברות למקור מתח גבוה חיצוני הקובע הפרש פוטנציאל גבוה בין שתי האלקטרודות בצינור.

ההבדל הפוטנציאלי גורם לתפוקה של אלקטרונים(חלקיקים תת - אטומיים טעון שלילי) מהקטודה (אלקטרודה שלילית) כדי ליצור זרם מכוון

תמונה: 100cia.site

קרני הקתודות התגלו הודות לניסויים שביצעו ויליאם קרוקס. מדען בריטי זה מהמאה ה -19 המציא צינורות ואקום בעיצובים שונים אליהם שולבו אלקטרודות.

ה ניסויים שערך קרוקס הובילו לגילוי קרני קתודה שאפשרו להסיק את מאפייניהם העיקריים, ובהמשך, ב גילוי אלקטרונים. חוץ מה צינור עקום הוא הפך לכלי מחקר מדעי הקיים עד היום במעבדות מחקר מדעיות רבות.

מחקרי קרני קתודה המשתמשים בצינור אור מסוג זה מאפשרים להגדיר את המאפיינים הבאים של זרם אלקטרונים זה:

• קרני קתודה הם נוסעים בקו ישר, ממש כמו אור; בהעדר שדות חשמליים או מגנטיים.
• הם נעצר על ידי מחסומים פיזיים עבה מספיק (כמו צלחת מתכת של כמה מילימטרים) ומטילים צללים באותה צורה שאור עושה כאשר מכה בחומרים אטומים.
• ה מהירות אלקטרונים של קרני הקתודה עולה. ועל ידי הגדלה הוואקום בצינור קרן הקתודה. ככל שהוואקום גדול יותר, כך עוצמת קרני הקתודה הנוצרת גדולה יותר. הסיבה לכך היא הימצאותם של אטומים בריכוזים גבוהים מונע את זרימת האלקטרונים ולכן פליטת קרני הקתודה. ככל שהוא מבוגר יותר ההבדל הפוטנציאלי בין שתי האלקטרודות של צינור קרני הקתודה.
• קרני קתודה (זרמים של אלקטרונים טעונים שלילית) הם מסיטים כאשר הם נתונים לשדה מגנטי או לשדה חשמלי. זהו מאפיין שאינו מתרחש במקרה של אור.
• קרני קתודה לשחרר אנרגיה בצורה של חום, מכיוון שהם הופכים את האנרגיה הקינטית שלהם (אנרגיה הקשורה לתנועה) לאנרגיה תרמית (חום).
• קרני קתודות הן מסוגל לגרום לכמהתגובה כימית דומים לאלה הנגרמים על ידי אור, כגון הדפסה על לוח צילום.
• קרני קתודה גזים מייננים אשר כלולים, בכמויות קטנות, בצינור הריק.

פלוּאוֹרסצֵנצִיָה

מאפיין נוסף של קרני הקתודה החשובות ביותר הוא שהם גורמים לתופעות של פלוּאוֹרסצֵנצִיָה בחומרים מסוימים כגון זכוכית או אבץ גופרתי.

פלואורסצנטי הוא היכולת של חומרים מסוימים לפלוט אור. תופעה זו מתרחשת כאשר האלקטרונים של קרני הקתודה מתנגשים בחומר ומעבירים את האנרגיה הקינטית שלהם לאטומים שלו.

אנרגיה זו הנספגת באטומים מייצרת את עירור האלקטרונים שלהם, שקופצים לרמות אנרגיה גבוהות יותר. האלקטרונים הנרגשים חוזרים במהירות למצבם ההתחלתי ברמת אנרגיה נמוכה יותר. לאנרגיה המשתחררת בקפיצה חזרה למצב האנרגיה הראשונית יש אורך גל שנראה לעין (פלואורסצנטי).

תמונה: מצגת שקופיות

קרני הקתודות התגלו הודות לניסויים שביצע ויליאם קרוקס. מדען בריטי זה מהמאה ה -19 המציא צינורות ואקום בעיצובים שונים אליהם שולבו אלקטרודות. הניסויים שביצע קרוקוס הובילו לגילוי קרני קתודה ואפשרו להסיק את תכונותיהם העיקריות. בנוסף, צינור קרוקוס הפך לכלי מחקר מדעי הקיים עד היום במעבדות מחקר מדעיות רבות.

טכנולוגיית CTR (Catodic Tube Rays)

טכנולוגיית צינור הקתודה (CTR) של ימינו מבוססת על צינור ואקום תוכנן על ידי Crookes, אך שילב כמה אלמנטים המאפשרים להשתמש בו ביישומים שונים.

מאפייני צינורות קרני הקתודה הנוכחיים

נכון לעכשיו, CTRs הם צינורות ואקום המשלבים שלושה אלמנטים בסיסיים:

• שילוב שדות מגנטיים המאפשרים לסטות את כיוון קרני הקתודה המאפשרים מניפולציה שלהם. שילובם של שדות מגנטיים להפניית זרם האלקטרונים נובע מחקירות שערך ג'יי תומסון עם צינור הוואקום של קרוקס.
• ציפויי צינורות עם חומר פלואורסצנטי שמייצר תגובת אור הרבה יותר אינטנסיבית מכיוון שבזכות תופעת הקרינה, חלק חשוב מקרני הקתודה שאינן נראות, הופך לאור. ציפוי זה נובע מהניסויים של פ 'בראון, שהתנסה בצינורות של W. Crookes בתופעות הקרינה.
• שילוב קתודות חמות. צינור קרוקוס אינו תלוי בטמפרטורה לפעולתו. עם זאת, תצפיתו של טי אדיסון כי חום גורם לפליטת יונים בחומרים מסוימים הוחלה על צינורות ואקום. שולבו מה שנקרא קתודות חמות שהיו מסוגלות לפלוט יונים בעת חימום. באופן זה, פעולת צינור הוואקום מפסיקה להיות תלויה בנוכחות אוויר שנותר בתוכה.

יישומים עיקריים

• מדוד את המהירות והמסה של האלקטרונים: ניתן למדוד מאפיינים אלה ב- CTR המשלב שדה חשמלי ושדה מגנטי המבטלים זה את זה ומאפשרים למדוד את מהירות האלקטרונים ואת מסתם.
• אוסצילוסקופ: מכשיר זה מורכב מ- CTR המשלב שדה מגנטי משתנה הגורם לסריקה אופקית של קרני הקתודה, על מסך ההקרנה בקצה הצינור. כאשר מכשיר זה מחובר למכשיר המודד כל פרמטר פיזי ומסוגל לתרגם את זה לאותות חשמליים, הם משוכפלים על התנודה בתנודות אנכיות של אלומת אור. זהו אחד ממכשירי המדידה הרב-תכליתיים ביותר הקיימים ומשמש במספר מדידות כגון: דופק, לחץ, רמות קול, רטט וכו '.
• מסכי טלוויזיה ומסכים: נכון לעכשיו טכנולוגיית CTR נעלמת לטובת מתקדמים יותר, כגון תצוגות שטוחות גביש נוזלי (LCD) או של דיודות פולטות (נוריות LED), המאפשרות להפחית באופן דרסטי את גודל המסך ומשקלם בנוסף לחיים שימושיים ארוכים יותר. עם זאת, נעשה שימוש בטכנולוגיה זו במסכי טלוויזיה ובצגי טלוויזיה עד לפני מספר שנים משנות ה -50 של המאה הקודמת.

אם אתה רוצה לקרוא מאמרים נוספים הדומים ל- מהם קרני קתודה ומאפייניהםאנו ממליצים לך להיכנס לקטגוריה שלנו האטום.

סטיבן וויינברג (1985).חלקיקים תת - אטומיים. ברצלונה: עיתונות מדעית S.A