Πείραμα καθοδικών ακτίνων

Ο σωλήνας καθοδικών ακτίνων, γνωστός και ως σωλήνας κενού, περιέχει ένα ή περισσότερα πιστόλια ηλεκτρονίων. Οι ακτίνες από τα όπλα χειραγωγούνται για να παράγουν εικόνες σε μια λαμπερή οθόνη. Οι εικόνες μπορεί να είναι ηλεκτρικές κυματομορφές (παλμογράφος), εικόνες (τηλεοράσεις, οθόνες υπολογιστών), στόχοι σόναρ ή άλλες μορφές.

Η Ατομική Θεωρία του Ντάλτον

Ένας Βρετανός δάσκαλος ονόματι Τζον Ντάλτον σκέφτηκε τη θεωρία του για τα άτομα το 1808. Οι ανακαλύψεις του βασίστηκαν σε πειράματα και τους νόμους των χημικών συνδυασμών.

Τα αξιώματα της ατομικής θεωρίας του Dalton είναι:         

1. Όλη η ύλη περιλαμβάνει αδιαίρετα σωματίδια που ονομάζονται άτομα.
2. Τα άτομα ενός παρόμοιου στοιχείου έχουν το ίδιο σχήμα και μάζα αλλά αποκλίνουν από τα άτομα άλλων στοιχείων.
3. Τα άτομα δεν μπορούν ούτε να αναπτυχθούν ούτε να καταστραφούν.
4. Άτομα ανόμοιων στοιχείων μπορεί να συγκλίνουν σε μια ορισμένη, απλή και ακέραια αναλογία αριθμού προς τα χυτά σύνθετα άτομα.
5. Τα άτομα παρόμοιων στοιχείων μπορούν να συγκλίνουν σε περισσότερες από μία αναλογίες για να σχηματίσουν δύο ή περισσότερες ενώσεις.
6. Το άτομο είναι η ελάχιστη μονάδα ύλης που μπορεί να λάβει μέρος σε μια χημική αντίδραση.

Το ατομικό μοντέλο του Thomson

Ο Άγγλος φυσικός JJ Thomson παρείχε ένα από τα πρώτα ατομικά πρωτότυπα που περιελάμβαναν τα πρόσφατα ανακαλυφθέντα σωματίδια.

Το μοντέλο του δήλωσε ότι:

• Ένα άτομο προσεγγίζει μια σφαίρα θετικού φορτίου και αρνητικού φορτίου που υπάρχει μέσα στη σφαίρα.
• Το θετικό και το αρνητικό φορτίο είναι συγκρίσιμα σε μέγεθος. Επομένως, το άτομο δεν έχει πραγματικό φορτίο και είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.
• Το μοντέλο του μπορεί να συγκριθεί με μια πουτίγκα δαμάσκηνου ή ένα καρπούζι. Δηλώνει ότι το θετικό και το αρνητικό φορτίο σε ένα άτομο κατανέμονται τυχαία σε ολόκληρη τη σφαίρα, όπως το κόκκινο τμήμα του καρπουζιού (θετικό φορτίο) και οι μαύροι σπόροι (αρνητικό φορτίο).

Πείραμα καθοδικών ακτίνων Thomson

Μια από τις εκπληκτικές συνεισφορές του Thomson στην επιστήμη είναι το πείραμά του με καθοδικές ακτίνες. Κατά τη διάρκεια του πειράματος, ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο, το οποίο είναι μια από τις πιο σημαντικές ανακαλύψεις στην ιστορία της φυσικής και της χημείας.

Του απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ φυσικής για αυτήν την ανακάλυψη και την έρευνά του σχετικά με την αγωγιμότητα του ηλεκτρισμού στα αέρια.

Συσκευή για πείραμα

• Ένας γυάλινος σωλήνας
• Δύο μεταλλικά κομμάτια ως ηλεκτρόδια
• Μια μονάδα για τη διοχέτευση αέρα από το σωλήνα
• Μια πηγή ρεύματος για την παροχή υψηλής τάσης
• Ένα δίπολο  

Διαδικασία πειράματος καθοδικών ακτίνων

• Ο αέρας από το σωλήνα αφαιρέθηκε και εφαρμόστηκε υψηλή τάση μεταξύ των θαλάμων που περιείχαν τα ηλεκτρόδια.
• Η ηλεκτρική ενέργεια ρέει από το αρνητικό μέρος του ηλεκτροδίου (κάθοδος) στο θετικό τμήμα (άνοδος) μέσω του ιονισμένου αέρα.
• Τα δίπολα θα μετρήσουν και θα ανιχνεύσουν τις παραγόμενες ακτίνες. Η δέσμη απωθείται από τον αρνητικό πόλο και εκτρέπεται στον θετικό πόλο.
• Η διαδρομή των ακτίνων μπορεί να φανεί τοποθετώντας μια φωσφορίζουσα ουσία στο τέλος του σωλήνα. Η ουσία λάμπει και λάμπει όταν χτυπηθεί από την ακτίνα εκκένωσης. Παρατηρώντας τα σημεία όπου προκαλείται φθορισμός, διαπιστώθηκε ότι οι εκτροπές ήταν προς τη θετική πλευρά. Έτσι τα εξαρτήματα του σωλήνα εκκένωσης ήταν αρνητικά φορτισμένα.

Χρήσεις CRT

• Οι CRT χρησιμοποιούνται ως τηλεοράσεις.
• Οι ακτίνες Χ παράγονται όταν οι καθοδικές ακτίνες που κινούνται γρήγορα περιορίζονται ξαφνικά.
• Η οθόνη ενός παλμογράφου καθοδικών ακτίνων και μιας οθόνης υπολογιστή καλύπτεται με εξαρτήματα φθορισμού. Όταν οι καθοδικές ακτίνες πέφτουν πάνω του, δημιουργούνται εικόνες.

Συμπέρασμα

Τα ηλεκτρόνια είναι στοιχεία που βρίσκονται σε όλα τα άτομα. Αυτή η υπόθεση του Thomson βοήθησε πολλούς φυσικούς να συνειδητοποιήσουν τη διαμόρφωση ενός ατόμου για τα μελλοντικά τους πειράματα. Ο Thomson αναγνώρισε επίσης ότι οι καθοδικές ακτίνες ή τα ηλεκτρόνια δεν εξαρτώνται από τον εξοπλισμό των ηλεκτροδίων ή την ποικιλία ή τον τύπο αερίου που υπάρχει στον καθοδικό σωλήνα ακτίνων.

Το πρωτόνιο είναι ένα θετικά φορτισμένο σωματίδιο και παίρνει μεγαλύτερο μέρος του όγκου ενός ατόμου στο διάστημα. Η ποσότητα των ηλεκτρονίων που σκεδάζονται έξω από τον πυρήνα είναι ίση με τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα.