Warum werden Kathodenstrahlen erzeugt, wenn der Druck der Gasentladungsröhre auf etwa 10 ^ {- 4} $ atm gesenkt wird? Wie führt der Beschuss des Glases der Gasentladungsröhre durch die Kathodenstrahlung zu einem schwachen Glühen?
"Kathodenstrahlen" sind einfach Elektronenstrahlen. Der Name existiert, weil Kathodenstrahlgeräte vor der Entdeckung des Elektrons liegen. Die scharfen Schatten, die von Crookes-Röhren erzeugt wurden, bedeuteten, dass sich etwas in einer geraden Linie von der Kathode in die Röhre bewegte, so dass sie als Kathodenstrahlen bezeichnet wurden.
Das Vakuum hat nicht viel mit der Erzeugung von zu tun Elektronen an sich, aber ohne Hochvakuum, kollidieren die Elektronen mit Gaspartikeln, bevor sie sich sehr weit bewegen. Wenn genug Gas vorhanden ist, erhalten Sie eher ein Plasma als einen Elektronenstrahl. Der Elektronenstrahl wird durch thermionische Emission in heißen Kathoden erzeugt - Elektronen werden aus einem heißen Filament freigesetzt, wenn die Wärmeenergie ausreicht, damit die Elektronen die Austrittsarbeit des Filaments überschreiten. In kalten Kathoden werden Elektronen durch Feldemission freigesetzt, wobei ein großes angelegtes elektrisches Feld es Elektronen ermöglicht, von einer Metallelektrode weg zu tunneln.
Das Leuchten der Glashülle ist Lumineszenz - entweder Fluoreszenz oder Phosphoreszenz (oder beides) ). Grundsätzlich regen die Elektronen, die auf das Glas treffen, Komponenten des Glases in einen erhöhten elektronischen Zustand an, der Licht freisetzt, wenn er in den Grundzustand zurückkehrt. Normales Glas ist nicht besonders lumineszierend, daher sind Röhren, die zur Erzeugung von Licht (wie eine CRT) ausgelegt sind, mit Leuchtstoffen beschichtet.
Wenn eine Hochspannung an die Röhre angelegt wird, beschleunigt das elektrische Feld die geringe Anzahl elektrisch geladener Ionen, die immer im Gas vorhanden sind und durch natürliche Phänomene erzeugt werden, die als Photoionisation und Radioaktivität bezeichnet werden.
Diese kollidieren mit anderen Gasmoleküle stoßen Elektronen von ihnen ab und erzeugen in einer Kettenreaktion, die als Townsend-Entladung bezeichnet wird, mehr positive Ionen. Alle positiven Ionen werden von der Kathode angezogen. Wenn sie darauf treffen, schlagen sie eine große Anzahl von Elektronen aus der Oberfläche des Metalls, die wiederum von der Kathode abgestoßen und von der Anode angezogen werden. Dies sind Kathodenstrahlen
Wenn elektrischer Strom durch das Gas in der Röhre fließt, das unter niedrigem Druck steht, kann der elektrische Strom die Kraft zwischen dem Elektron und dem Kern überwinden, und die freien Elektronen bilden einen Strahl, der sich in einer Geraden zur Anode bewegt Linie.
Kathodenstrahlen werden so genannt, weil sie von der negativen Elektrode oder Kathode in einer Vakuumröhre, auch als Kathodenstrahlröhre bezeichnet, emittiert werden.
Kathodenstrahlen sind nur ein Elektronenstrahl, der in beobachtet wird Vakuumröhre. Wenn die Dicharge-Röhre oder die evakuierte Glasröhre mit 2 Elektroden und mit hoher Spannung erleichtert wird, wird aufgrund der Emission von Elektronen von der Kathode und ihrer Bewegung senkrecht zur Kathode beobachtet, dass Glas gegenüber der negativen Elektrode (dh Kathode) glüht p> Zwischen Anode und Kathode wird ein hohes elektrisches Potential angelegt, um das Restgas in der Röhre zu ionisieren. Die Ionen werden durch ein elektrisches Feld beschleunigt und kollidieren mit der Kathode, die Elektronen freisetzt. Wenn Elektronen stark geladen sind, werden sie von der Kathode abgestoßen und von der Anode angezogen.
Crookes-Rohr ist ein verdünntes Rohr, das auf einen Druck unter 10–6 atm evakuiert wurde. Es wurde zur Entdeckung von Kathodenstrahlen verwendet.
Quelle Wiki
Bei niedrigem Druck ($ 10 ^ {- 2} $ atm) und höherer Spannung (10000 V) werden Gase im Entladungsrohr teilweise ionisiert. Positive Ionen von Gasen treffen auf die Kathode. Aufgrund des thermischen Effekts wird ein Elektronenstrahl von der Oberfläche der Kathode freigesetzt. Dies wird als Kathodenstrahl bezeichnet
Kathodenstrahlen stammen von der Kathode, da die Kathode negativ geladen ist. Diese Strahlen treffen dann auf die Gasprobe im Röhrchen und ionisieren sie. Die aus der Ionisation des Gases ausgestoßenen Elektronen wandern zur Anode. Diese Strahlen sind tatsächlich Elektronen, die durch die Ionisierung des Gases in der Röhre erzeugt werden.
Kathodenstrahlen sind die Ströme sich schnell bewegender negativ geladener Teilchen, die von der Kathode stammen.
Bei einem Druck von 1 mm Hg in der Röhre zerfällt die positive Säule in abwechselnde und dunkle Dics, dann in die Kathode verlässt das Leuchten, das sind Kathodenstrahlen.