что такое катодные лучи

СОДЕРЖАНИЕ

Описание

Трубка Крукса. Катод (отрицательный вывод) находится справа. Анод (положительный вывод) находится в основании трубки внизу.

Магнит создает горизонтальное магнитное поле через горлышко трубки, изгибая лучи вверх, поэтому тень креста выше.

Когда магнит перевернут, он сгибает лучи вниз, поэтому тень оказывается ниже. Розовое свечение вызывается катодными лучами, падающими на атомы остаточного газа в трубке.

История

Газоразрядные трубки

Катодные лучи

Что происходило, так это то, что по мере того, как из трубки закачивалось все больше воздуха, электроны выбивались из катода, когда положительные ионы ударяли по нему, в среднем могли путешествовать дальше, прежде чем они столкнулись с атомом газа. К тому времени, когда трубка потемнела, большая часть электронов могла двигаться по прямым линиям от катода к анодному концу трубки без столкновений. Без каких-либо препятствий эти частицы с малой массой разгонялись до высоких скоростей за счет напряжения между электродами. Это были катодные лучи.

Сами катодные лучи невидимы, но эта случайная флуоресценция позволила исследователям заметить, что объекты в трубке перед катодом, такие как анод, отбрасывают тени с острыми краями на светящуюся заднюю стенку. В 1869 году немецкий физик Иоганн Хитторф первым понял, что что-то должно проходить по прямым линиям от катода, чтобы отбрасывать тени. Ойген Гольдштейн назвал их катодными лучами (нем. Kathodenstrahlen ).

Открытие электрона

За эту работу Томсон был удостоен Нобелевской премии 1906 года по физике. Филипп Ленард также внес большой вклад в теорию катодных лучей, получив Нобелевскую премию по физике в 1905 году за свои исследования катодных лучей и их свойств.

Вакуумные трубки

Метод газовой ионизации (или холодный катод ) для получения катодных лучей, используемый в трубках Крукса, был ненадежным, потому что он зависел от давления остаточного воздуха в трубке. Со временем воздух впитался стенками трубки, и она перестала работать.

Характеристики

Позже Луи де Бройль (1924) показал в своей докторской диссертации, что электроны на самом деле очень похожи на фотоны в том отношении, что они действуют как волны и как частицы двойным образом, как Альберт Эйнштейн ранее показал для света. Волнообразное поведение катодных лучей позже было непосредственно продемонстрировано на кристаллической решетке Дэвиссоном и Гермером в 1927 году.

Источник

Электрон, рентгеновские лучи и радиоактивность. Катодные лучи.

Предшественником субатомной физики 20 в. можно считать Уильяма Крукса (1832-1919). Это свободный мыслитель, изучавший в частной лаборатории проблемы физики и химии, естествознания и спиритизма, открыл элемент таллий, создал радиометр и другие приборы, получил титул баронета за научные заслуги.

Хотя электрический разряд был известен еще с начала 18 в., прогресс в исследованиях начался после изобретения ртутного вакуумного насоса (Гейслер, 1855). Варли в 1871 г. объяснил свечение стекла в трубке при разряде бомбардировкой частицами, вылетающими с катода. В 1876 г. Гольдштейн назвал их катодными лучами, считая их объектами той же природы, что и свет.

Крукс, повторив эксперименты предшественников, наблюдал отклонение катодных лучей в магнитном поле. Он назвал катодные лучи “лучистой материей”, четвертым состоянием вещества. Пророческие слова Крукса: “При изучении этого четвертого состояния вещества создается представление, что мы имеем, наконец, в своем распоряжении “окончательные” частицы, которые мы можем с полным основанием считать лежащими в основе Вселенной. Мы определенно вошли здесь в область, где материя и энергия кажутся слитыми воедино, в темную область между известным и неизвестным”.

Жан Перрен (1870-1942) с помощью цилиндра Фарадея (такого названия, правда, в то время еще не было), соединенного с электроскопом, доказал, что заряд катодных лучей отрицательный. Это произошло в 1895 г., когда фактически и родилась электроника, хотя название пришло позднее.

Решающий вклад в природу катодных лучей внес Джозеф Джон Томсон (1856-1940). Он наблюдал отклонение катодных лучей в электрическом поле конденсатора, а также смещение пятна свечения стекла разрядной трубки под действием скрещенных электрического и магнитного полей (отношение , близкое к современному). За открытие электрона (см. ниже) Джозеф Джон Томсон был удостоен в 1906 г. Нобелевской премии.

Слово “электрон” ввел Стони в 1891 г. сначала для отрицательного иона. Заряд стали считать отрицательным, как и у янтаря (греческое “электрон”). По современным данным ,

эл.-стат. ед.= Кулон; 1/1840 массы атома водорода.

Рентгеновские лучи

Радиоактивность

Анри Беккерель(1878-1953), представитель династии физиков получил засвеченную фотопластинку под действием солей урана. На его эксперимент повлияли опыты Рентгена и исследования по флуоресценции. Вскоре обнаружили, что чистый уран еще активнее (в три с половиной раза).

В 1888 г. Мария Склодовская-Кюри (1867-1934) во Франции и Карл Шмидт в Германии обнаружили, что торий обладает аналогичными свойствами. В том же году был введен термин “радиоактивность” для обозначения свойства испускать “лучи Беккереля”. Супруги Кюри обнаружили химические элементы более активные, чем уран. Это полоний и радий, затем актиний (его открыл ученик М.Кюри Андре Дебьерн).

Откуда берется энергия радиоактивного излучения, которое нагревает соли урана? М.Кюри выдвинула две гипотезы: радиоактивные вещества улавливают внешнюю энергию или являются генераторами энергии сами. Но тогда атомы уже не являются неделимыми, неизменными? Пьер и Мария Кюри в 1903 г. получили Нобелевскую премию за исследования радиоактивности и открытие радия.

Источник

Электронно-лучевая

Трубка Крукса. Катод (отрицательный вывод) находится справа. Анод (положительный вывод) находится в основании трубки внизу.

Магнит создает горизонтальное магнитное поле через горлышко трубки, изгибая лучи вверх, поэтому тень креста выше.

Когда магнит перевернут, он сгибает лучи вниз, поэтому тень оказывается ниже. Розовое свечение вызывается катодными лучами, падающими на атомы остаточного газа в трубке.

Газоразрядные трубки

Катодные лучи

Что происходило, так это то, что по мере того, как из трубки закачивалось все больше воздуха, электроны выбивались из катода, когда положительные ионы ударяли по нему, в среднем могли путешествовать дальше, прежде чем они столкнулись с атомом газа. К тому времени, когда трубка потемнела, большая часть электронов могла двигаться по прямым линиям от катода к анодному концу трубки без столкновений. Без каких-либо препятствий эти частицы с малой массой разгонялись до высоких скоростей за счет напряжения между электродами. Это были катодные лучи.

Сами катодные лучи невидимы, но эта случайная флуоресценция позволила исследователям заметить, что объекты в трубке перед катодом, такие как анод, отбрасывают тени с острыми краями на светящуюся заднюю стенку. В 1869 году немецкий физик Иоганн Хитторф первым понял, что что-то должно проходить по прямым линиям от катода, чтобы отбрасывать тени. Ойген Гольдштейн назвал их катодными лучами (нем. Kathodenstrahlen ).

Открытие электрона

За эту работу Томсон был удостоен Нобелевской премии 1906 года по физике. Филипп Ленард также внес большой вклад в теорию катодных лучей, получив Нобелевскую премию по физике в 1905 году за свои исследования катодных лучей и их свойств.

Вакуумные трубки

Метод газовой ионизации (или холодный катод ) для получения катодных лучей, используемый в трубках Крукса, был ненадежным, потому что он зависел от давления остаточного воздуха в трубке. Со временем воздух впитался стенками трубки, и она перестала работать.

Позже Луи де Бройль (1924) показал в своей докторской диссертации, что электроны на самом деле очень похожи на фотоны в том отношении, что они действуют как волны и как частицы двойным образом, как Альберт Эйнштейн ранее показал для света. Волнообразное поведение катодных лучей позже было непосредственно продемонстрировано на кристаллической решетке Дэвиссоном и Гермером в 1927 году.

Источник