Crookes buis experiment

In de 19e eeuw waren er opeenvolgende mysterieuze stralingsontdekkingen zoals radiogolven, kathodestralen of röntgenstralen. Deze ontdekkingen verstevigden de theorie dat de natuur 'emanaties' uitzond die op afstand konden werken en die de zintuigen niet konden waarnemen. In deze les van een LERAAR zullen we ontdekken hoe Crookes buis experiment het was een van de wetenschappelijke onderzoeken die op een zeer beslissende manier hebben bijgedragen aan de ontdekking en het begrip van kathodestralen.

De uitvinding van vacuümbuis door Hienrich geissler was een fundamentele stap in de ontdekking van een reeks mysterieuze stralingen zoals: Röntgenstralen of kathodestralen.

Vacuümpompen bestonden al in 1855, maar die uitgevonden door Geissler betekende een belangrijke verbetering, aangezien improvement erin geslaagd om de druk in een met gas gevulde glazen buis te verlagen tot 0,01% van de druk atmosferisch. De vacuümbuis van Geissler was sterk genoeg om... druk verminderen tot zeer kleine waarden.

In de loop van de volgende 50 jaar maakte de nieuwe vacuümpomp van Geissler de opkomst mogelijk van fundamentele uitvindingen voor de vooruitgang van technologie zoals de elektrische lamp en opende nieuwe velden voor onderzoek.

Later, Julius Plücker opgenomen elektroden naar vacuümbuis door Geissler. Dat wil zeggen, het bevatte twee metalen platen (elektrische geleider) verbonden met een stroomgenerator. De positief geladen elektrode staat bekend als de anode en de positief geladen elektrode wordt de kathode genoemd. Plücker merkte op dat ondanks het vacuüm de stroom door de vacuümbuis van de kathode naar de anode bleef stromen, waardoor een bleekgroen licht ontstond.

Ondanks deze ontdekkingen zou het uiteindelijk twee decennia duren voordat een diepgaande studie van deze lichtbuizen is uitgevoerd.

De scheikundige William Crookes Hij was een van de belangrijkste wetenschappers van de 19e eeuw in Europa, ontdekte Thallium en droeg op beslissende wijze bij aan de ontdekking en kennis van de kathodestralen.

Crookes was een onvermoeibare uitvinder en stond bekend om zijn grote vaardigheid op het gebied van experimenten. Zijn experimenten met vacuüm ontladingsbuizen (of oplichters buizen) van zijn uitvinding waren bepalend voor de ontdekking van het elektron en het foto-elektrisch effect.

In 1875 had hij nieuwe vacuümbuizen ontworpen om de aard van deze lichtverschijnselen te bestuderen. William Crookes ontwierp verschillende vacuümontladingsbuizen. De bekendste zijn de drie die werden gebruikt in de experimenten die ons in staat stelden te weten wat de kenmerken van kathodestralen waren. Hier gaan we een samenvatting geven van hoe het Crookes-buisexperiment was.

Experiment met schuine vacuümafvoerbuis

Een van de door Crookes ontworpen buizen vormde een juiste hoek en toen elektrische stroom door de buis werd geleid, werd waargenomen dat het licht intenser was in het gebied dat zich voor de kathode bevond.

Hij voerde ook verschillende experimenten uit waarbij hij de druk in de buis varieerde en merkte op dat hoe lager de druk, hoe intenser de geproduceerde gloed. Hij testte ook platen van verschillende metalen als kathoden en ontdekte dat de geproduceerde gloed niet afhing van het metaal dat als elektrode werd gebruikt.

Deze resultaten gaven aan dat het geproduceerde lichteffect afkomstig was van de kathode en onafhankelijk was van het type metaal dat in de elektrode werd gebruikt. Vanwege deze waarnemingen kreeg het groene licht dat door de kathode werd uitgezonden een naam: kathodestralen.

Barrière Vacuüm Afvoerbuis Experiment

Dit is misschien het experiment en de buis van Crookes bekendste, omdat hierdoor conclusies van groot belang konden worden getrokken over de aard van kathodestralen.

Na wat hij opmerkte in de eerste experimenten met de gehoekte buizen, ging Crookes op weg om: doordringbaarheid onderzoeken van deze stralen, dat wil zeggen om te controleren of ze verschillende barrières konden passeren. Hiervoor ontwierp William Crookes vacuümbuizen waarin verschillende barrières werden aangebracht, waarvan de bekendste de zinken plaat in de vorm van een Maltezer kruis is. De experimenten die met deze buis werden uitgevoerd, toonden aan dat de kathodestralen werden onderschept door de Maltese kruisvormige barrière; omdat er een schaduw met de vorm van het kruis verscheen, in het midden van de luminescentie, aan het einde van de buis.

Om dit experiment uit te voeren, ontwierp Crookes een buis waarin de kathode en de barrière (metallic malt cross) zich bevonden in een rechte lijn, en merkte op dat de schaduw die aan het einde van de buis verscheen ook was uitgelijnd met deze twee elementen.

Dit experiment stelde hem in staat om de volgende conclusies te trekken:

• Kathodestralen reizen, net als licht, in rechte lijnen en werpen schaduwen.
• Kathodestralen geven een soort van energie af, omdat het uiteinde van de buis waar ze inslaan verwarmd was.

Vacuümbuisexperiment onderworpen aan een magnetisch veld

We eindigen deze les van het Crookes-buisexperiment om over een andere zeer belangrijke te praten. William Crookes voerde meerdere experimenten uit om te proberen de aard van kathodestralen op te helderen. In een ervan onderwierp hij de vacuümbuis aan... magnetische velden (een magneet in de buurt van de vacuümbuis bewegen) en constateerden dat de kathodestraalbundel werd afgebogen, wat bij licht niet het geval was.

Dit experiment maakte het later mogelijk om aan te tonen dat kathodestralen bestonden uit negatief geladen deeltjes. Twintig jaar later slaagde J.Thomson erin om deeltjes te identificeren als: elektronen.