การทดลองหลอดครูกส์

ในช่วงศตวรรษที่ 19 ได้มีการสืบเนื่อง การค้นพบรังสีลึกลับ เช่น คลื่นวิทยุ รังสีแคโทด หรือรังสีเอกซ์ การค้นพบเหล่านี้รวมทฤษฎีที่ว่าธรรมชาติปล่อย "การปลดปล่อย" ออกมาซึ่งสามารถกระทำได้ในระยะไกลและประสาทสัมผัสไม่สามารถรับรู้ได้ ในบทเรียนนี้จากครู เราจะค้นพบวิธีการ การทดลองหลอดครูกส์ มันเป็นหนึ่งในการสืบสวนทางวิทยาศาสตร์ที่มีส่วนช่วยในการค้นพบและทำความเข้าใจรังสีแคโทดอย่างเด็ดขาด

การประดิษฐ์ของ หลอดสูญญากาศ โดย เฮียนริช ไกส์เลอร์ เป็นขั้นตอนพื้นฐานในการค้นพบชุดของรังสีลึกลับเช่น รังสีเอกซ์หรือรังสีแคโทด.

ปั๊มสุญญากาศมีอยู่แล้วในปี 1855 แต่ปั๊มที่ Geissler คิดค้นขึ้นนั้นแสดงถึงการปรับปรุงที่สำคัญตั้งแต่นั้นมา สามารถลดความดันภายในหลอดแก้วที่เติมแก๊สได้ถึง 0.01% ของความดัน บรรยากาศ หลอดสุญญากาศของ Geissler แข็งแรงพอที่จะ ลดความดัน จนถึงค่าที่น้อยมาก

ในอีก 50 ปีข้างหน้า ปั๊มสุญญากาศรุ่นใหม่ของ Geissler ทำให้เกิดการประดิษฐ์พื้นฐานสำหรับความก้าวหน้าของเทคโนโลยี เช่น หลอดไฟฟ้า และเปิดสาขาใหม่สำหรับการวิจัย

ต่อมา Julius Plücker จดทะเบียน อิเล็กโทรดไปยังหลอดสุญญากาศ โดย ไกส์เลอร์. นั่นคือมันรวมแผ่นโลหะสองแผ่น (ตัวนำไฟฟ้า) ที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า อิเล็กโทรดที่มีประจุบวกเรียกว่าแอโนดและอิเล็กโทรดที่มีประจุบวกเรียกว่าแคโทด พลุคเกอร์สังเกตว่าถึงแม้จะเป็นสุญญากาศ กระแสก็ยังคงไหลผ่านหลอดสุญญากาศจากแคโทดไปยังแอโนด ทำให้เกิดแสงสีเขียวอ่อน

แม้จะมีการค้นพบเหล่านี้ แต่ก็ต้องใช้เวลาสองทศวรรษในการศึกษาเชิงลึกของหลอดไฟเหล่านี้ในที่สุด

นักเคมี William Crookes เขาเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุดของศตวรรษที่ 19 ในยุโรป ค้นพบ Thallium และมีส่วนสำคัญในการค้นพบและความรู้เกี่ยวกับ รังสีแคโทด.

Crookes เป็นนักประดิษฐ์ที่ไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อยและสังเกตเห็นทักษะที่ยอดเยี่ยมของเขาในด้านการทดลอง การทดลองของเขากับ หลอดดูดสูญญากาศ (หรือ คดท่อ) สิ่งประดิษฐ์ของเขามีความสำคัญต่อการค้นพบอิเล็กตรอนและโฟโตอิเล็กทริก

ในปีพ.ศ. 2418 เขาได้ออกแบบหลอดสุญญากาศใหม่เพื่อศึกษาธรรมชาติของปรากฏการณ์การเรืองแสงเหล่านี้ William Crookes ออกแบบหลอดดูดสูญญากาศแบบต่างๆ ที่รู้จักกันดีที่สุดคือสามชนิดที่ใช้ในการทดลองซึ่งทำให้เรารู้ว่าลักษณะของรังสีแคโทดเป็นอย่างไร เราจะนำเสนอบทสรุปว่าการทดลองหลอด Crookes เป็นอย่างไร

การทดลองหลอดดูดสูญญากาศมุม Angle

หนึ่งในท่อที่ออกแบบโดย Crookes สร้าง a formed มุมฉาก และเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านหลอดจะสังเกตเห็นว่าแสงมีความเข้มข้นมากขึ้นในบริเวณที่อยู่ด้านหน้าแคโทด

นอกจากนี้ เขายังทำการทดลองต่างๆ ที่แปรผันความดันภายในท่อ และสังเกตว่ายิ่งแรงดันต่ำเท่าใด แสงก็จะยิ่งเข้มขึ้นเท่านั้น นอกจากนี้ เขายังทดสอบแผ่นโลหะต่างๆ เป็นแคโทด และพบว่าการเรืองแสงที่เกิดขึ้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับโลหะที่ใช้เป็นอิเล็กโทรด

ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่าเอฟเฟกต์แสงที่เกิดจากแคโทด และไม่ขึ้นกับประเภทของโลหะที่ใช้ในอิเล็กโทรด เนื่องจากการสังเกตเหล่านี้ แสงสีเขียวที่ปล่อยออกมาจากแคโทดจึงถูกตั้งชื่อว่า รังสีแคโทด.

การทดลองหลอดดูดสูญญากาศ Barrier

นี่อาจเป็นการทดลองและหลอดของครูกส์ รู้ดีที่สุดเนื่องจากช่วยให้ได้ข้อสรุปที่สำคัญอย่างยิ่งเกี่ยวกับธรรมชาติของรังสีแคโทด

หลังจากสิ่งที่เขาสังเกตเห็นในการทดลองครั้งแรกกับหลอดทำมุม ครูกส์ก็ออกเดินทางเพื่อ ตรวจสอบการเจาะทะลุ ของรังสีเหล่านี้ นั่นคือ เพื่อตรวจสอบว่าพวกมันสามารถข้ามสิ่งกีดขวางต่างๆ ได้หรือไม่ ด้วยเหตุนี้ William Crookes จึงได้ออกแบบหลอดสุญญากาศซึ่งมีการติดตั้งสิ่งกีดขวางต่างๆ กัน ซึ่งที่รู้จักกันดีที่สุดคือแผ่นสังกะสีที่มีรูปร่างเหมือนไม้กางเขนของมอลตา การทดลองที่ทำกับหลอดนี้แสดงให้เห็นว่ารังสีแคโทดถูกดักจับโดย อุปสรรครูปกางเขนมอลตา; เนื่องจากเงาที่มีรูปร่างเป็นไม้กางเขนปรากฏขึ้นที่ปลายหลอด

เพื่อทำการทดลองนี้ Crookes ได้ออกแบบหลอดที่มีแคโทดและตัวกั้น (metallic malt cross) เป็นเส้นตรงและสังเกตว่าเงาที่ปรากฏขึ้นที่ปลายท่อยังสอดคล้องกับองค์ประกอบทั้งสองนี้ด้วย

การทดลองนี้ทำให้เขาได้ข้อสรุปดังต่อไปนี้:

• รังสีแคโทดเช่นแสงเดินทางเป็นเส้นตรงและเกิดเงา
• รังสีแคโทดให้พลังงานบางอย่างเนื่องจากปลายท่อที่โดนความร้อน

การทดลองหลอดสุญญากาศภายใต้สนามแม่เหล็ก

เราจบบทเรียนของการทดลองหลอด Crookes นี้เพื่อพูดคุยเกี่ยวกับอีกสิ่งหนึ่งที่สำคัญมาก William Crookes ทำการทดลองหลายครั้งเพื่อพยายามอธิบายธรรมชาติของรังสีแคโทด หนึ่งในนั้นเขาได้นำหลอดสุญญากาศไปที่ สนามแม่เหล็ก (เคลื่อนแม่เหล็กในบริเวณใกล้เคียงกับหลอดสุญญากาศ) และสังเกตว่าลำแสงรังสีแคโทดเบี่ยงเบนไป ซึ่งแสงไม่ส่องถึงกรณีนี้

การทดลองนี้ทำให้สามารถแสดงให้เห็นว่ารังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุลบ ยี่สิบปีต่อมา J.Thomson สามารถระบุอนุภาคเช่น อิเล็กตรอน.