Katodinis spindulys yra elektronų pluoštas vakuuminiame vamzdyje, einantis nuo neigiamai įkrauto elektrodo (katodo) viename gale iki teigiamai įkrauto elektrodo (anodas) kitoje, skersai a Įtampa skirtumas tarp elektrodų. Jie taip pat vadinami elektronų pluoštais.
Kaip veikia katodiniai spinduliai
Neigiamame gale esantis elektrodas vadinamas katodu. Teigiamo galo elektrodas vadinamas anodu. Kadangi elektronus atstumia neigiamas krūvis, katodas vakuumo kameroje laikomas katodinio spindulio „šaltiniu“. Elektronai pritraukiami prie anodo ir eina tiesiomis linijomis per tarpą tarp dviejų elektrodų.
Katodo spinduliai nematomi, tačiau jų dėka anodas sužadina stikle priešais katodą esančius atomus. Jie keliauja dideliu greičiu, kai elektrodams yra įtampa, ir kai kurie apeina anodą, kad atsitrenktų į stiklą. Dėl to stiklo atomai padidėja iki aukštesnio energijos lygio, sukuriant fluorescencinį švytėjimą. Šią fluorescenciją galima sustiprinti uždedant fluorescencines chemines medžiagas ant galinės vamzdžio sienos. Į vamzdelį įdėtas daiktas meta šešėlį, parodydamas, kad elektronai teka tiesia linija, spinduliu.
Katodinius spindulius galima nukreipti elektriniu lauku, o tai rodo, kad jį sudaro elektronų dalelės, o ne fotonai. Elektronų spinduliai taip pat gali praeiti pro ploną metalinę foliją. Tačiau atliekant eksperimentus su kristalų gardelėmis, katodo spinduliai taip pat pasižymi bangomis panašiomis savybėmis.
Viela tarp anodo ir katodo gali grąžinti elektronus į katodą, užbaigiant elektros grandinę.
Katodiniai spinduliai buvo radijo ir televizijos programų transliavimo pagrindas. Televizoriai ir kompiuterio monitoriai prieš debiutuojant plazminius, LCD ir OLED ekranus buvo katodinių spindulių lempos (CRT).
Katodinių spindulių istorija
Išradę 1650 m. Vakuuminį siurblį, mokslininkai sugebėjo ištirti skirtingų medžiagų poveikį vakuume ir netrukus jie tyrinėjo elektra vakuume. Jau 1705 m. Buvo užfiksuota, kad vakuume (arba šalia vakuumo) elektros iškrovos galėtų nukeliauti didesnį atstumą. Tokie reiškiniai išpopuliarėjo kaip naujovės ir netgi tokie gerbiami fizikai kaip Michaelas Faradėjus tyrė jų poveikį. Johanas Hittorfas katodinius spindulius atrado 1869 m., Naudodamas „Crookes“ vamzdelį ir atkreipdamas dėmesį į šešėliai, išlietus ant žėrinčios vamzdžio sienos priešais katodą.
1897 metais Dž. Dž. Thomsonas atrado, kad katodinių spindulių dalelių masė buvo 1800 kartų lengvesnė už vandenilį, lengviausią elementą. Tai buvo pirmasis subatominių dalelių, kurios buvo vadinamos elektronais, atradimas. Jis gavo 1906 m Nobelio premija fizikoje už šį darbą.
1800 m. Pabaigoje fizikas Phillipas von Lenardas atkakliai tyrinėjo katodinius spindulius, o darbas su jais uždirbo jam 1905 m. Nobelio fizikos premiją.
Populiariausias komercinis katodinių spindulių technologijos pritaikymas yra tradicinis televizoriai ir kompiuterių monitoriai, nors juos atstumia naujesni ekranai, tokie kaip OLED.