O que são RAIOS CATÓDICOS e suas características

Você pode não saber o que são os raios catódicos, mas certamente está cercado por dispositivos que funcionam graças a eles: televisores e monitores antigos que atualmente estão sendo substituídos por outras tecnologias que permitem a fabricação de telas planas e muito mais leves; Osciloscópios que nos permitem medir sinais de todos os tipos e que podemos encontrar em tantos lugares diferentes como hospitais, oficinas mecânicas ou estúdios de gravação... Nesta lição de um PROFESSOR você nós explicamos o que são raios catódicos e suas características, quais propriedades eles possuem e quais são suas principais aplicações.

Índice

1. O que são raios catódicos - definição fácil
2. Descoberta de raios catódicos
3. Quais são as características dos raios catódicos?
4. Onde os raios catódicos são usados? Os aplicativos mais importantes

Os raios catódicos são correntes de elétrons Eles são emitidos pelo cátodo (eletrodo negativo) em um tubo de vácuo.

UMA tubo de vácuo É um tubo fechado por válvulas de onde foi extraído quase todo o gás que continha, criando um espaço praticamente desprovido de átomos. Os eletrodos são conectados a uma fonte externa de alta tensão que estabelece uma alta diferença de potencial entre os dois eletrodos no tubo.

A diferença de potencial causa a saída de elétrons(partículas subatômicas carregado negativamente) do cátodo (eletrodo negativo) para criar uma corrente que é direcionada em direção ao ânodo (eletrodo positivo). Este fluxo de elétrons assim gerado torna-se visível na forma de um brilho verde pálido, que se origina do cátodo e é direcionado para o ânodo.

Imagem: 100cia.site

Os raios catódicos foram descobertos graças a experimentos realizados por William Crookes. Este cientista britânico do século 19 desenvolveu tubos de vácuo de diferentes designs aos quais eletrodos foram incorporados.

O experimentos conduzidos por Crookes levou à descoberta dos raios catódicos que permitiu deduzir as suas propriedades principais e, posteriormente, no descoberta de elétrons. além da tubo torto tornou-se um instrumento de pesquisa científica que ainda hoje está presente em muitos laboratórios de pesquisa científica.

Os estudos de raios catódicos usando este tipo de tubo de luz permitem que as seguintes características deste fluxo de elétrons sejam definidas:

• Raios catódicos eles viajam em linha reta, assim como a luz; na ausência de campos elétricos ou magnéticos.
• Eles são parado por barreiras físicas grosso o suficiente (como uma placa de metal de alguns milímetros) e projeta sombras da mesma forma que a luz faz quando atinge materiais opacos.
• O velocidade do elétron de raios catódicos aumenta. E aumentando o vazio no tubo de raios catódicos. Quanto maior o vácuo, maior a intensidade dos raios catódicos gerados. Isso porque a presença de átomos em altas concentrações impede a circulação de elétrons e, portanto, a emissão de raios catódicos. Quanto mais velho é a diferença potencial entre os dois eletrodos do tubo de raios catódicos.
• Raios catódicos (correntes de elétrons carregados negativamente) eles se desviam quando são submetidos a um campo magnético ou elétrico. Esta é uma propriedade que não ocorre no caso da luz.
• Raios catódicos liberar energia na forma de calor, uma vez que transformam sua energia cinética (energia associada ao movimento) em energia térmica (calor).
• Raios catódicos são capaz de causar algunsreações químicas semelhantes às causadas pela luz, como a impressão em uma chapa fotográfica.
• Raios catódicos ionizar gases que estão contidos, em pequenas quantidades, no tubo vazio.

Fluorescência

Outra característica dos raios catódicos mais importantes é que eles causam fenômenos de fluorescência em certos materiais, como vidro ou sulfureto de zinco.

Fluorescência é a capacidade de alguns materiais de emitir luz. Esse fenômeno ocorre quando os elétrons dos raios catódicos colidem com o material e transmitem sua energia cinética aos seus átomos.

Essa energia absorvida pelos átomos gera a excitação de seus elétrons, que saltam para níveis de energia mais elevados. Os elétrons excitados retornam rapidamente à sua posição inicial em um nível de energia inferior. A energia liberada no salto de volta ao estado inicial de energia tem um comprimento de onda que é visível (fluorescência).

Imagem: Slideshare

Os raios catódicos foram descobertos graças aos experimentos realizados por William Crookes. Este cientista britânico do século 19 desenvolveu tubos de vácuo de diferentes designs aos quais eletrodos foram incorporados. Os experimentos realizados por Crookes levaram à descoberta dos raios catódicos e permitiram deduzir suas propriedades principais. Além disso, o tubo de Crookes se tornou um instrumento de pesquisa científica que ainda está presente em muitos laboratórios de pesquisa científica hoje.

Tecnologia CTR (Catodic Tube Rays)

A tecnologia de tubo de raios catódicos (CTR) de hoje é baseada na tubo de vácuo projetado por Crookes, mas incorporou alguns elementos que permitem seu uso em diversas aplicações.

Características dos tubos de raios catódicos atuais

Atualmente, os CTRs são tubos de vácuo que incorporam três elementos fundamentais:

• Incorporação de campos magnéticos que permitem desviar a direção dos raios catódicos permitindo sua manipulação. A incorporação de campos magnéticos para desviar o fluxo de elétrons se deve às investigações realizadas por J.Thomson com o tubo de vácuo de Crookes.
• Revestimentos de tubos com material fluorescente o que produz uma resposta luminosa muito mais intensa porque, graças ao fenômeno da fluorescência, uma parte importante dos raios catódicos que não são visíveis se transformam em luz. Esse revestimento se deve aos experimentos de F. Braun, que experimentou com os tubos de W. Crookes o fenômeno da fluorescência.
• Incorporação de cátodos quentes. O tubo de Crookes não depende da temperatura para seu funcionamento. No entanto, a observação de T. Edison de que o calor causa a emissão de íons em alguns materiais foi aplicada a tubos de vácuo. Foram incorporados os chamados cátodos quentes, que eram capazes de emitir íons quando aquecidos. Desta forma, o funcionamento do tubo de vácuo deixa de depender da presença de ar residual no seu interior.

Aplicações principais

• Meça a velocidade e a massa dos elétrons: Essas propriedades podem ser medidas em um CTR que incorpora um campo elétrico e um campo magnético que se cancelam e permitem que a velocidade dos elétrons e sua massa sejam medidas.
• O osciloscópio: Este dispositivo consiste em um CTR que incorpora um campo magnético variável que provoca uma varredura horizontal dos raios catódicos, na tela de projeção na extremidade do tubo. Quando este aparelho está conectado a um instrumento que mede qualquer parâmetro físico e é capaz de traduzi-lo em sinais elétricos, estes são reproduzidos no osciloscópio como oscilações verticais do feixe de luz. É um dos instrumentos de medição mais versáteis que existem e é usado em uma infinidade de medições, como: frequência cardíaca, pressão, níveis de som, vibração, etc.
• Telas e monitores de televisão: Atualmente a tecnologia CTR está desaparecendo em favor de outras mais avançadas, como telas planas de cristal líquido (LCD) ou de diodos emissores (LEDs), que permitem que o tamanho e o peso das telas sejam drasticamente reduzidos além de terem uma vida útil mais longa. No entanto, essa tecnologia foi utilizada em telas e monitores de TV até poucos anos atrás, na década de 50 do século passado.

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Steven Weinberg (1985).Partículas subatômicas. Barcelona: Scientific Press S.A