Шта су КАТОДИЧКИ ЗРАКИ и њихове карактеристике

Можда не знате шта су катодни зраци, али сигурно сте окружени уређаји који раде захваљујући њима: стари телевизори и монитори који се тренутно замењују другим технологијама које омогућавају производњу равних екрана и много лакших; осцилоскопи који нам омогућавају мерење сигнала свих врста и које можемо наћи на толико различитих места као што су болнице, механичке радионице или студији за снимање... У овој лекцији од ПРОФЕСОРА ви објашњавамо шта су катодни зраци и њихове карактеристике, која својства имају и које су им главне примене.

Индекс

1. Шта су катодни зраци - једноставна дефиниција
2. Откриће катодних зрака
3. Које су карактеристике катодних зрака?
4. Где се користе катодни зраци? Најважније апликације

Катодни зраци су струје електрона Емитује их катода (негативна електрода) у вакуумској цеви.

А. Вакуумска цев То је цев затворена вентилима из којих је извучен готово сав гас који је садржао, стварајући тако простор

Потенцијална разлика узрокује излаз од електрони(субатомске честице негативно наелектрисани) са катоде (негативне електроде) да би се створила струја која је усмерена према аноди (позитивна електрода). Овако створени ток електрона постаје видљив у облику а бледо зелени сјај, који потиче са катоде и усмерен је ка аноди.

Слика: 100циа.сите

Катодни зраци су откривени захваљујући експериментима које је спровео Виллиам Цроокес. Овај британски научник из 19. века осмислио је вакуумске цеви различитих дизајна у које су уграђене електроде.

Тхе експерименти које је спровео Цроокес довело до открића катодних зрака којима је омогућено да се утврде њихова главна својства и, касније, у откривање електрона. поред крива цев постао је инструмент научног истраживања који је и данас присутан у многим научно-истраживачким лабораторијама.

Студије катодних зрака помоћу овог типа светлосне цеви омогућавају дефинисање следећих карактеристика овог електронског тока:

• Катодни зраци путују праволинијски, баш као светлост; у одсуству електричних или магнетних поља.
• Су заустављене физичким препрекама довољно дебела (попут металне плоче од неколико милиметара) и бацајте сенке на исти начин на који то чини светлост када удара у непрозирне материјале.
• Тхе брзина електрона катодних зрака се повећава. И повећањем вакуум у катодној цеви. Што је већи вакуум, то је већи интензитет генерисаних катодних зрака. То је зато што присуство атома у високим концентрацијама спречава циркулацију електрона и, према томе, емисију катодних зрака. Што је старији потенцијална разлика између две електроде катодне цеви.
• Катодни зраци (струје негативно наелектрисаних електрона) скрећу се када су изложени магнетном или електричном пољу. Ово је својство које се не јавља у случају светлости.
• Катодни зраци ослобађају енергију у облику топлоте, јер трансформишу своју кинетичку енергију (енергију повезану са кретањем) у топлотну енергију (топлоту).
• Катодни зраци су способни да изазову некехемијске реакције сличне онима које изазива светлост, попут штампања на фотографској плочи.
• Катодни зраци јонизују гасови који се у малим количинама налазе у празној цеви.

Флуоресценција

Још једна карактеристика најважнијих катодних зрака је та што они узрокују појаве флуоресценција у одређеним материјалима као што су стакло или цинков сулфид.

Флуоресценција је способност неких материјала да емитују светлост. Ова појава се дешава када се електрони катодних зрака сударе са материјалом и преносе своју кинетичку енергију на његове атоме.

Ова енергија коју апсорбују атоми генерише побуду њихових електрона, који скачу на виши ниво енергије. Побуђени електрони се брзо враћају у почетни положај на нижем нивоу енергије. Енергија ослобођена у скоку натраг у почетно енергетско стање има таласну дужину која је видљива (флуоресценција).

Слика: Слидесхаре

Катодни зраци су откривени захваљујући експериментима које је спровео Виллиам Цроокес. Овај британски научник из 19. века осмислио је вакуумске цеви различитих дизајна у које су уграђене електроде. Експерименти које је извео Цроокес довели су до открића катодних зрака и омогућили да се утврде њихова главна својства. Поред тога, Цроокесова цев је постала инструмент научног истраживања који је и данас присутан у многим научно-истраживачким лабораторијама.

ЦТР (Цатодиц Тубе Раис) технологија

Данашња технологија катодне цеви (ЦТР) заснива се на Вакуумска цев дизајнирао Цроокес, али је укључио неке елементе који омогућавају његову употребу у разним апликацијама.

Карактеристике тренутних катодних цеви

Тренутно су ЦТР вакуумске цеви које садрже три основна елемента:

• Укључивање магнетних поља који омогућавају одступање смера катодних зрака омогућавајући њихову манипулацију. Укључивање магнетних поља за преусмеравање тока електрона је резултат истраживања које је спровео Ј.Тхомсон са Цроокес вакуумском цевчицом.
• Премази цеви са флуоресцентним материјалом који производи много интензивнији одзив светлости јер се, захваљујући феномену флуоресценције, важан део катодних зрака који нису видљиви претвара у светлост. Ова превлака настала је захваљујући експериментима Ф. Брауна, који је експериментисао са цевима В. Цроокеса са феноменима флуоресценције.
• Укључивање врућих катода. Цроокес цев не зависи од температуре за свој рад. Међутим, запажање Т. Едисона да топлота узрокује емисију јона у неким материјалима примењено је на вакуумске цеви. Уграђене су такозване вруће катоде које су биле способне да емитују јоне загревањем. На тај начин рад вакуумске цеви престаје да зависи од присуства заосталог ваздуха у њој.

Главне примене

• Измерите брзину и масу електрона: Ова својства се могу мерити у ЦТР који укључује електрично и магнетно поље које се међусобно поништавају и омогућавају мерење брзине електрона и њихове масе.
• Осцилоскоп: Овај уређај се састоји од ЦТР-а који укључује променљиво магнетно поље које узрокује хоризонтално скенирање катодних зрака на пројекционом платну на крају цеви. Када је овај апарат повезан са инструментом који мери било који физички параметар и који је способан превести у електричне сигнале, они се репродукују на осцилоскопу као вертикалне осцилације сноп светлости. То је један од најсвестранијих мерних инструмената који постоји и користи се у мноштву мерења као што су: пулс, притисак, ниво звука, вибрације итд.
• Телевизијски екрани и монитори: Тренутно ЦТР технологија нестаје у корист напреднијих, попут равних екрана са течним кристалима (ЛЦД) или емитерских диода (ЛЕД), које омогућавају драстично смањење величине и тежине екрана, уз дужи век трајања. Међутим, ова технологија се користила на ТВ екранима и мониторима све до пре неколико година од 50-их година прошлог века.

Ако желите да прочитате још чланака сличних Шта су катодни зраци и њихове карактеристике, препоручујемо вам да уђете у нашу категорију Атом.

Стевен Веинберг (1985).Субатомске честице. Барселона: Сциентифиц Пресс С.А