kathodestralen

kathodestralen zijn elektronenbundels of stromen van elektronen die voor het eerst werden waargenomen in Crookes buizen (vacuümbuizen).

Kathode-Stralen

Kathode-stralen (ook wel een elektronenbundel of een e-beam) zijn stromen van elektronen waargenomen in vacuüm buizen., Als een geëvacueerde glazen buis is uitgerust met twee elektroden en een spanning wordt toegepast, wordt het glas tegenover de negatieve elektrode waargenomen te gloeien van elektronen uitgezonden door de kathode. Elektronen werden voor het eerst ontdekt als de bestanddelen van kathodestralen. Het beeld in een klassieke televisietoestel wordt gemaakt door gerichte bundel van elektronen afgebogen door elektrische of magnetische velden in kathodestraalbuizen (CRT ‘ s).

kathodestralen worden zo genoemd omdat ze door de negatieve elektrode of kathode in een vacuümbuis worden uitgezonden., Om elektronen vrij te geven in de buis, moeten ze eerst worden losgemaakt van de atomen van de kathode. De vroege koude kathode vacuümbuizen, genaamd Crookes tubes, gebruikten een hoog elektrisch potentiaal tussen de anode en de kathode om het restgas in de buis te ioniseren. Het elektrische veld versnelde de ionen en de ionen gaven elektronen vrij toen ze botsten met de kathode.

moderne vacuümbuizen maken gebruik van thermionische emissie, waarbij de kathode is gemaakt van een dunne draad die wordt verwarmd door een afzonderlijke elektrische stroom die erdoorheen gaat., De verhoogde willekeurige hittebeweging van de gloeidraadatomen slaat elektronen uit de atomen aan het oppervlak van de gloeidraad en in de geëvacueerde ruimte van de buis. Omdat de elektronen een negatieve lading hebben, worden ze afgestoten door de kathode en aangetrokken door de anode. Ze reizen in rechte lijnen door de lege buis. De spanning tussen de elektroden versnelt deze deeltjes met lage massa tot hoge snelheden.,

kathodestralen zijn onzichtbaar, maar hun aanwezigheid werd voor het eerst gedetecteerd in vroege vacuümbuizen toen ze de glazen wand van de buis raakten, waardoor de atomen van het glas werden opgewekt en waardoor ze licht uitstralen—een gloed die fluorescentie wordt genoemd. Onderzoekers merkten op dat objecten die in de buis voor de kathode werden geplaatst een schaduw op de gloeiende muur konden werpen, en realiseerden zich dat er iets in rechte lijnen vanaf de kathode moest reizen., Nadat de elektronen de anode bereiken, reizen ze door de anode draad naar de voeding en terug naar de kathode, zodat kathodestralen elektrische stroom door de buis dragen.

geschiedenis van kathodestralen

in 1838 passeerde Michael Faraday een stroom door een met lucht gevulde glazen buis en merkte een vreemde lichtboog op met zijn begin bij de kathode (negatieve elektrode) en zijn einde bijna bij de anode (positieve elektrode).

Crookes buizen

In de jaren 1870 waren de Britse natuurkundige William Crookes en anderen in staat om ijle buizen te evacueren tot een druk van minder dan 10-6 atm., Deze werden Crookes tubes genoemd. Faraday was de eerste die een donkere ruimte zag vlak voor de kathode, waar geen luminescentie was. Dit werd de kathode donkere ruimte, Faraday donkere ruimte, of Crookes donkere ruimte genoemd.

Crookes ontdekte dat toen hij meer lucht uit de buizen pompte, de donkere ruimte van Faraday zich over de buis verspreidde van de kathode naar de anode, totdat de buis helemaal donker was. Maar aan het anode (positieve) uiteinde van de buis begon het glas van de buis zelf te gloeien., Wat er gebeurde was dat als er meer lucht uit de buizen werd gepompt, de elektronen verder konden reizen, gemiddeld, voordat ze een gasatoom raakten. Tegen de tijd dat de buis donker was, konden de meeste elektronen in rechte lijnen van de kathode naar het anode-uiteinde van de buis reizen zonder een botsing. Zonder obstakels werden deze deeltjes met een lage massa versneld tot hoge snelheden door de spanning tussen de elektroden. Dit waren de kathodestralen., Toen ze het anode-uiteinde van de buis bereikten, reisden ze zo snel dat ze, hoewel ze erdoor aangetrokken werden, vaak langs de anode vlogen en de achterwand van de buis raakten. Toen ze atomen in de glazen wand raakten, brachten ze hun elektronen naar hogere energieniveaus, waardoor ze fluoresceerden.

Crookes tube: een Crookes tube is een ijle buis die wordt geëvacueerd tot een druk van minder dan 10-6 atm. Het werd gebruikt bij de ontdekking van kathodestralen.,

latere onderzoekers schilderden de binnenwand met fluorescerende chemicaliën zoals zinksulfide, om de gloed zichtbaarder te maken. Kathodestralen zelf zijn onzichtbaar, maar deze toevallige fluorescentie liet onderzoekers zien dat objecten in de buis voor de kathode, zoals de anode, scherpe schaduwen werpen op de gloeiende achterwand. In 1869 realiseerde de Duitse natuurkundige Johann Hittorf zich voor het eerst dat er iets in rechte lijnen vanuit de kathode moet reizen om de schaduwen te werpen. Eugene Goldstein noemde ze kathodestralen.

J. J., Thomson ‘ s Experiment

J. J. Thomson bestudeerde kathodestraalbuizen en kwam met het idee dat de deeltjes in de kathodestraalbundels negatief moeten zijn omdat ze werden afgestoten door negatief geladen voorwerpen (ofwel de kathode of een negatief geladen plaat in de kathodestraalbuis) en aangetrokken door positief geladen voorwerpen (ofwel de anode of de positief geladen plaat in de kathodestraalbuis). Hij noemde deze superkleine stukjes van het atoom, ” elektronen., Door zijn experimenten weerlegde Thomson Dalton ’s atoomtheorie, omdat Dalton’ s atoomtheorie stelde dat atomen het kleinste deel van de materie in het universum waren en ze ondeelbaar waren. De aanwezigheid van elektronen ontkende deze delen van Dalton ‘ s atoomtheorie.