Vad är KATODISKA strålar och deras egenskaper

Du kanske inte vet vad katodstrålar är, men du är säkert omgiven av enheter som fungerar tack vare dem: gamla tv-apparater och bildskärmar som för närvarande ersätts av annan teknik som möjliggör tillverkning av platta skärmar och mycket lättare; oscilloskop som gör att vi kan mäta signaler av alla slag och som vi kan hitta på så många olika platser som sjukhus, mekaniska verkstäder eller inspelningsstudior... I den här lektionen från en PROFESSOR dig förklarar vi vad är katodstrålar och deras egenskaper, vilka egenskaper har de och vilka är deras huvudsakliga applikationer.

Index

1. Vad är katodstrålar - Enkel definition
2. Upptäckt av katodstrålar
3. Vad kännetecknar katodstrålar?
4. Var används katodstrålar? De viktigaste applikationerna

Katodstrålar är elektronströmmar De avges av katoden (negativ elektrod) i ett vakuumrör.

A dammsugarslang Det är ett rör som stängs av ventiler från vilka nästan all gas det innehöll har extraherats, vilket skapar ett utrymme

Den potentiella skillnaden orsakar produktionen av elektroner(subatomära partiklar negativt laddad) från katoden (negativ elektrod) för att skapa en ström som är riktad mot anoden (positiv elektrod). Denna sålunda genererade elektronström blir synlig i form av a ljusgrön glöd, som härstammar från katoden och är riktad mot anoden.

Bild: 100cia.site

Katodstrålar upptäcktes tack vare experiment utförda av William Crookes. Denna brittiska forskare från 1800-talet utformade vakuumrör av olika mönster som elektroderna hade införlivats med.

De experiment utförda av Crookes ledde till upptäckten av katodstrålar tillåtna att härleda sina huvudsakliga egenskaper och senare i elektronupptäckt. Förutom skurkrör det blev ett vetenskapligt forskningsinstrument som fortfarande finns i många vetenskapliga forskningslaboratorier idag.

Katodstrålstudier som använder denna typ av ljusrör gör att följande egenskaper hos denna elektronström kan definieras:

• Katodestrålar de färdas i rak linje, precis som ljus; i avsaknad av elektriska eller magnetiska fält.
• Dom är stoppas av fysiska hinder tillräckligt tjock (som en metallplatta på några millimeter) och kasta skuggor på samma sätt som ljuset gör när man slår på ogenomskinliga material.
• De elektronhastighet av katodstrålar ökar. Och genom att öka vakuumet i katodstråleröret. Ju större vakuum, desto större intensitet genereras katodstrålarna. Detta beror på att närvaron av atomer i höga koncentrationer förhindrar cirkulation av elektroner och därför utsläpp av katodstrålar. Ju äldre det är den potentiella skillnaden mellan de två elektroderna i katodstråleröret.
• Katodstrålar (strömmar av negativt laddade elektroner) de avböjs när de utsätts för ett magnetfält eller ett elektriskt fält. Detta är en egenskap som inte förekommer i fallet med ljus.
• Katodestrålar släpp energi i form av värmeeftersom de omvandlar sin kinetiska energi (energi förknippad med rörelse) till termisk energi (värme).
• Katodstrålar är kan orsaka någrakemiska reaktioner liknande de som orsakas av ljus, som att skriva ut på en fotografisk skylt.
• Katodestrålar joniserande gaser som i små mängder finns i det tomma röret.

Fluorescens

Ett annat kännetecken för de viktigaste katodstrålarna är att de orsakar fenomen av fluorescens i vissa material såsom glas eller zinksulfid.

Fluorescens är förmågan hos vissa material att avge ljus. Detta fenomen uppstår när katodstrålarnas elektroner kolliderar med materialet och överför sin kinetiska energi till dess atomer.

Denna energi som absorberas av atomerna genererar excitering av deras elektroner, som hoppar till högre energinivåer. De upphetsade elektronerna återgår snabbt till sin ursprungliga position vid en lägre energinivå. Den energi som frigörs i hoppet tillbaka till det ursprungliga energitillståndet har en våglängd som är synlig (fluorescens).

Bild: Bildspel

Katodstrålar upptäcktes tack vare experiment som utfördes av William Crookes. Denna brittiska forskare från 1800-talet utformade vakuumrör av olika mönster som elektroderna hade införlivats med. Experimenten utförda av Crookes ledde till upptäckten av katodstrålar och tillät att härleda deras huvudsakliga egenskaper. Dessutom blev röret Crookes ett vetenskapligt forskningsinstrument som fortfarande finns i många vetenskapliga forskningslaboratorier idag.

CTR-teknik (Catodic Tube Rays)

Dagens katodstrålerör (CTR) bygger på dammsugarslang designad av Crookes, men har införlivat några element som tillåter användning i olika applikationer.

Egenskaper hos nuvarande katodstrålerör

För närvarande är CTR vakuumrör som innehåller tre grundläggande element:

• Införlivande av magnetfält som gör det möjligt att avvika katodstrålarnas riktning så att de kan manipuleras. Införlivandet av magnetfält för att avleda flödet av elektroner beror på undersökningar utförda av J.Thomson med Crookes vakuumrör.
• Rörbeläggningar med fluorescerande material vilket ger ett mycket mer intensivt ljusrespons eftersom, tack vare fenomenet fluorescens, omvandlas en viktig del av katodstrålarna som inte är synliga till ljus. Denna beläggning beror på experimenten från F. Braun, som experimenterade med rören av W. Crookes fenomenet fluorescens.
• Införlivande av heta katoder. Crookes-röret är inte temperaturberoende för dess funktion. T. Edisons observation att värme orsakar utsläpp av joner i vissa material applicerades dock på vakuumrör. Så kallade heta katoder införlivades som kunde avge joner vid upphettning. På detta sätt upphör driften av vakuumröret att bero på närvaron av kvarvarande luft inuti det.

Huvudapplikationer

• Mätning av elektronernas hastighet och massa: Dessa egenskaper kan mätas i en CTR som innehåller ett elektriskt och ett magnetfält som avbryter varandra och gör det möjligt att mäta elektronernas hastighet och deras massa.
• Oscilloskopet: Denna enhet består av en CTR som innehåller ett variabelt magnetfält som orsakar en horisontell avsökning av katodstrålarna på projektionsskärmen i slutet av röret. När denna apparat är ansluten till ett instrument som mäter vilken fysisk parameter som helst och kan översätta det till elektriska signaler, reproduceras dessa på oscilloskopet som vertikala svängningar av ljusstråle. Det är ett av de mest mångsidiga mätinstrument som finns och används i många mätningar som: hjärtfrekvens, tryck, ljudnivåer, vibrationer etc.
• TV-skärmar och bildskärmar: För närvarande försvinner CTR-tekniken till förmån för mer avancerade sådana, som LCD-skärmar med flytande kristaller (LCD) eller av sändande dioder (LED) som gör att skärmarnas storlek och vikt drastiskt kan minskas förutom att de har en längre livslängd. Denna teknik användes dock på TV-skärmar och bildskärmar fram till för några år sedan från 50-talet av förra seklet.

Om du vill läsa fler artiklar som liknar Vad är katodstrålar och deras egenskaperrekommenderar vi att du anger vår kategori av Atomen.

Steven Weinberg (1985).Subatomära partiklar. Barcelona: Scientific Press S.A