Ce sunt RAZELE CATODICE și caracteristicile lor

Poate că nu știți ce sunt razele catodice, dar cu siguranță sunteți înconjurat de dispozitive care funcționează datorită lor: televizoare și monitoare vechi care în prezent sunt înlocuite de alte tehnologii care permit fabricarea de ecrane plate și mult mai ușoare; osciloscoape care ne permit să măsurăm semnale de tot felul și pe care le putem găsi în atât de multe locuri diferite precum spitale, ateliere mecanice sau studiouri de înregistrare... În această lecție de la un PROFESOR tu ne explicăm ce sunt razele catodice și caracteristicile lor, ce proprietăți au și care sunt principalele lor aplicații.

Index

1. Ce sunt razele catodice - Definiție ușoară
2. Descoperirea razelor catodice
3. Care sunt caracteristicile razelor catodice?
4. Unde se folosesc razele catodice? Cele mai importante aplicații

Razele catodice sunt curenți de electroni Sunt emise de catod (electrod negativ) într-un tub de vid.

A

Diferența de potențial determină producția de electroni(particule subatomice încărcat negativ) din catod (electrod negativ) pentru a crea un curent care este direcționat spre anod (electrod pozitiv). Acest flux de electroni astfel generat devine vizibil sub forma unui strălucire verde pal, care provine din catod și este îndreptat spre anod.

Imagine: 100cia.site

Razele catodice au fost descoperite datorită experimentelor efectuate de William Crookes. Acest om de știință britanic din secolul al XIX-lea a conceput tuburi de vid de diferite modele în care fuseseră încorporați electrozi.

experimente efectuate de Crookes a dus la descoperirea razelor catodice permise să deducă principalele lor proprietăți și, mai târziu, în descoperirea electronilor. Pe lângă tub strâmb a devenit un instrument de cercetare științifică care este încă prezent în multe laboratoare de cercetare științifică astăzi.

Studiile cu raze catodice care utilizează acest tip de tub de lumină permit definirea următoarelor caracteristici ale acestui flux de electroni:

• Razele catodice ei călătoresc în linie dreaptă, la fel ca lumina; în absența câmpurilor electrice sau magnetice.
• Sunt oprit de bariere fizice suficient de gros (ca o placă de metal de câțiva milimetri) și aruncă umbre în același mod în care o face lumina atunci când lovește materiale opace.
• viteza electronilor a razelor catodice crește. Și prin creștere vidul în tubul catodic. Cu cât vidul este mai mare, cu atât este mai mare intensitatea razelor catodice generate. Acest lucru se datorează faptului că prezența atomilor în concentrații mari împiedică circulația electronilor și, prin urmare, emisia de raze catodice. Cu cât este mai vechi diferența de potențial între cei doi electrozi ai tubului catodic.
• Raze catodice (curenți de electroni încărcați negativ) se deviază atunci când sunt supuși unui câmp magnetic sau unui câmp electric. Aceasta este o proprietate care nu apare în cazul luminii.
• Razele catodice eliberează energie sub formă de căldură, deoarece își transformă energia cinetică (energia asociată cu mișcarea) în energie termică (căldură).
• Razele catodice sunt capabil să provoace unelereacții chimice similare cu cele cauzate de lumină, cum ar fi imprimarea pe o placă fotografică.
• Razele catodice ionizează gaze care sunt conținute, în cantități mici, în tubul gol.

Fluorescenţă

O altă caracteristică a celor mai importante raze catodice este că acestea provoacă fenomene de fluorescenţă în anumite materiale precum sticla sau sulfura de zinc.

Fluorescența este capacitatea unor materiale de a emite lumină. Acest fenomen apare atunci când electronii razelor catodice se ciocnesc cu materialul și își transmit energia cinetică către atomii săi.

Această energie absorbită de atomi generează excitația electronilor lor, care sar la niveluri mai ridicate de energie. Electronii excitați revin rapid la poziția inițială la un nivel de energie mai scăzut. Energia eliberată în saltul înapoi la starea inițială de energie are o lungime de undă vizibilă (fluorescență).

Imagine: Slideshare

Razele catodice au fost descoperite datorită experimentelor efectuate de William Crookes. Acest om de știință britanic din secolul al XIX-lea a conceput tuburi de vid de diferite modele în care fuseseră încorporați electrozi. Experimentele efectuate de Crookes au condus la descoperirea razelor catodice și au permis deducerea principalelor lor proprietăți. În plus, tubul Crookes a devenit un instrument de cercetare științifică care este încă prezent în multe laboratoare de cercetare științifică astăzi.

Tehnologie CTR (Catodic Tube Rays)

Tehnologia de astăzi a tuburilor catodice (CTR) se bazează pe tub de vid proiectat de Crookes, dar a încorporat câteva elemente care permit utilizarea acestuia în diverse aplicații.

Caracteristicile tuburilor catodice curente

În prezent, CTR-urile sunt tuburi de vid care încorporează trei elemente fundamentale:

• Incorporarea câmpurilor magnetice care permit devierea direcției razelor catodice permițând manipularea acestora. Încorporarea câmpurilor magnetice pentru a devia fluxul de electroni se datorează investigațiilor efectuate de J.Thomson cu tubul de vid Crookes.
• Acoperiri tubulare cu material fluorescent care produce un răspuns la lumină mult mai intens deoarece, datorită fenomenului de fluorescență, o parte importantă a razelor catodice care nu sunt vizibile, sunt transformate în lumină. Această acoperire se datorează experimentelor lui F. Braun, care a experimentat cu tuburile lui W. Crookes fenomenele de fluorescență.
• Incorporarea catodilor fierbinți. Tubul Crookes nu este dependent de temperatură pentru funcționarea sa. Cu toate acestea, observația lui T. Edison că căldura provoacă emisia de ioni în unele materiale a fost aplicată tuburilor de vid. Au fost încorporați așa-numiții catozi fierbinți care erau capabili să emită ioni atunci când erau încălziți. În acest fel, funcționarea tubului de vid încetează să depindă de prezența aerului rezidual în interiorul acestuia.

Principalele aplicații

• Măsurați viteza și masa electronilor: Aceste proprietăți pot fi măsurate într-un CTR care încorporează un câmp electric și un câmp magnetic care se anulează reciproc și permit măsurarea vitezei electronilor și a masei lor.
• Osciloscopul: Acest dispozitiv constă dintr-un CTR care încorporează un câmp magnetic variabil care determină o scanare orizontală a razelor catodice, pe ecranul de proiecție de la capătul tubului. Când acest aparat este conectat la un instrument care măsoară orice parametru fizic și este capabil traduceți-l în semnale electrice, acestea sunt reproduse pe osciloscop ca oscilații verticale ale raza de lumina. Este unul dintre cele mai versatile instrumente de măsurare care există și este utilizat într-o multitudine de măsurători, cum ar fi: ritmul cardiac, presiunea, nivelurile sonore, vibrațiile etc.
• Ecrane și monitoare de televiziune: În prezent, tehnologia CTR dispare în favoarea celor mai avansate, cum ar fi ecranele plate cu cristale lichide (LCD) sau de diode emițătoare (LED-uri), care permit reducerea drastică a dimensiunii și greutății ecranelor pe lângă o durată de viață mai lungă. Cu toate acestea, această tehnologie a fost utilizată pe ecrane și monitoare TV până acum câțiva ani din anii 50 ai secolului trecut.

Dacă doriți să citiți mai multe articole similare cu Ce sunt razele catodice și caracteristicile lor, vă recomandăm să introduceți categoria noastră de Atomul.

Steven Weinberg (1985).Particule subatomice. Barcelona: Scientific Press S.A