Анодни лъчи: откриване, свойства

Анодните лъчи или каналните лъчи, също наречени положителни, са лъчи на положителни лъчи, образувани от атомни или молекулярни катиони (йони с положителен заряд), които са насочени към отрицателния електрод в тръба на Крукс.

Анодните лъчи възникват, когато електроните, които преминават от катода към анода, се сблъскват с атомите на газа, затворен в тръбата на Крукс.

Тъй като частиците със същия знак се отблъскват, електроните, които се движат към анода, започват електроните, присъстващи в земната кора на газовите атоми.

Така атомите, които са останали положително заредени - т.е. те са били трансформирани в положителни йони (катиони) - са привлечени от катода (с отрицателен заряд).

откритие

Открива ги германският физик Еуген Голдщайн, който ги наблюдава за първи път през 1886 година.

Впоследствие работата, извършена върху анодните лъчи от учените Вилхелм Виена и Джоузеф Джон Томсън, приключи с развитието на масовата спектрометрия.

свойства

Основните свойства на анодните лъчи са следните:

- Те имат положителен заряд, като стойността на заряда им е кратна на заряда на електрона (1.6 -19 10-19 C).

- При липса на електрически полета и магнитни полета се движат по права линия.

- Те се отклоняват при наличие на електрически полета и магнитни полета, придвижвайки се към отрицателната зона.

- Те могат да проникнат в тънки слоеве от метали.

- Те могат да йонизират газове.

- Както масата, така и зарядът на частиците, съставляващи анодните лъчи, варират в зависимост от газа, затворен в тръбата. Обикновено неговата маса е идентична с масата на атомите или молекулите, от които те произлизат.

- Те могат да причинят физически и химически промени.

Малка история

Преди откриването на анодни лъчи, откриването на катодни лъчи се случи през 1858 и 1859 г. Откритието се дължи на Юлий Плюкер, математик и физик от немски произход.

Впоследствие английският физик Джоузеф Джон Томсън е изучавал задълбочено поведението, характеристиките и ефектите на катодните лъчи.

От своя страна, Юджин Голдщайн - който преди това е извършвал други изследвания с катодни лъчи - е този, който открива анодни лъчи. Откритието се случи през 1886 г. и той го осъзна, когато разбра, че изпускателните тръби с перфорирания катод също излъчват светлина в края на катода.

По този начин той открива, че в допълнение към катодните лъчи има и други лъчи: анодните лъчи; те се движеха в обратна посока. Тъй като тези лъчи минаваха през дупките или каналите в катода, той реши да ги нарече канални лъчи.

Но не той, а Вилхелм Виена, който по-късно направи обширни изследвания на анодните лъчи. Виена, заедно с Джоузеф Джон Томсън, се озоваха в основата на масовата спектрометрия.

Откриването на Юдън Голдщайн на анодни лъчи е основен стълб за по-късното развитие на съвременната физика.

Благодарение на откриването на анодните лъчи, за първи път бяха подредени рояци бързо движещи се атоми, чието приложение беше много плодородно за различни клонове на атомната физика.

Тръбата на анодния лъч

При откриването на анодни лъчи, Голдстейн използва разрядна тръба, която имаше перфориран катод. Подробният процес, чрез който анодните лъчи се образуват в газоразрядната тръба, е както следва.

Чрез прилагане на голяма потенциална разлика от няколко хиляди волта към тръбата, създаденото електрическо поле ускорява малкия брой йони, които винаги присъстват в газа и които се създават от естествени процеси като радиоактивност.

Тези ускорени йони се сблъскват с атомите на газа, разкъсват се електрони и създават повече положителни йони. На свой ред тези йони и електрони атакуват отново повече атоми, създавайки повече положителни йони в една верижна реакция.

Положителните йони се привличат от отрицателния катод и някои преминават през дупките в катода. Когато стигнат до катода, те вече са ускорили достатъчно бързо, че когато се сблъскат с други атоми и молекули на газа, те възбуждат вида на по-високи енергийни нива.

Когато тези видове се върнат към първоначалните си енергийни нива, атомите и молекулите освобождават енергията, която са придобили преди; енергията се излъчва под формата на светлина.

Този процес на производство на светлина, наречен флуоресценция, причинява появата на яркост в областта, където йони излизат от катода.

Протонът

Въпреки че Голдщайн е получил протони с експериментите си с анодни лъчи, той не се приписва на откритието на протона, тъй като не е бил в състояние да го идентифицира правилно.

Протонът е най-леката частица от положителните частици, които се произвеждат в анодни тръби. Протонът се произвежда, когато тръбата е заредена с водороден газ. По този начин, когато водородът се йонизира и губи своя електрон, се получават протони.

Протонът има маса от 1, 67 ± 10-24 g, почти същата като тази на водородния атом и има същия заряд, но противоположен знак, че електронът има; 1.6 -19 10-19 C.

Масспектрометрия

Масспектрометрията, разработена от откриването на анодни лъчи, е аналитична процедура, която позволява да се изследва химичният състав на молекулите на веществото въз основа на неговата маса.

Тя позволява както да се разпознаят неизвестните съединения, да се преброят известните съединения, така и да се разберат свойствата и структурата на молекулите на веществото.

От друга страна, масспектрометърът е устройство, с което структурата на различни химични съединения и изотопи може да бъде анализирана по много прецизен начин.

Масовият спектрометър позволява да се разделят атомните ядра въз основа на връзката между масата и заряда.