Física

História do Raio Catódico – Feixes de elétrons levam à descoberta de partículas subatômicas

Um raio catódico é um feixe de elétrons em um tubo de vácuo viajando do eletrodo carregado negativamente (cátodo) em uma extremidade para o eletrodo positivamente carregado na outra, através de uma diferença de tensão entre os eletrodos. Eles também são chamados de feixes de elétrons.

Como funcionam o raio catódico

O eletrodo no final negativo é chamado de cátodo. O eletrodo no final positivo é chamado de ânodo. Como os elétrons são repelidos pela carga negativa, o cátodo é visto como a “fonte” do raio catódico na câmara de vácuo. Os elétrons são atraídos para o ânodo e viajam em linhas retas através do espaço entre os dois eletrodos.

Os raios catódicos são invisíveis, mas seu efeito é excitar átomos no vidro oposto ao cátodo, pelo ânodo. Eles viajam em alta velocidade quando a tensão é aplicada aos eletrodos e alguns ignoram o ânodo para atingir o vidro.

Isso faz com que os átomos no vidro sejam elevados para um nível de energia mais alto, produzindo um brilho fluorescente.

Esta fluorescência pode ser melhorada pela aplicação de produtos químicos fluorescentes na parede traseira do tubo. Um objeto colocado no tubo lançará uma sombra, mostrando que os elétrons fluem em linha reta, um raio.

Os raios catódicos podem ser desviados por um campo elétrico, o que prova que ele é composto de partículas de elétrons e não de fótons.

Os raios de elétrons também podem passar através de uma fina folha de metal. No entanto, os raios catódicos também exibem características semelhantes a ondas em experimentos de rede cristalina.

Um fio entre o ânodo e o cátodo pode retornar os elétrons ao cátodo, completando um circuito elétrico.

Tubos de raios catódicos foram a base para a transmissão de rádio e televisão. Aparelhos de televisão e monitores de computador antes da estréia de telas de plasma, LCD e OLED eram tubos de raios catódicos (CRTs).

História dos Raios Catódicos

Com a invenção da bomba de vácuo de 1650, os cientistas puderam estudar os efeitos de diferentes materiais nos vácuos e logo estudavam a eletricidade no vácuo.

Foi registrado em 1705 que, em aspiradores (ou perto de vácuos), as descargas elétricas poderiam percorrer uma distância maior. Tais fenômenos tornaram-se populares como novidades, e até físicos respeitáveis, como Michael Faraday, estudaram os efeitos deles.

Johann Hittorf descobriu os raios catódicos em 1869 usando um tubo de Crookes e notando sombras projetadas na parede brilhante do tubo oposto ao cátodo.

Em 1897, JJ Thomson descobriu que a massa das partículas nos raios catódicos era 1800 vezes mais leve do que o hidrogênio, o elemento mais leve.

Esta foi a primeira descoberta de partículas subatômicas, que vieram a ser chamadas de elétrons. Ele recebeu o Prêmio Nobel de 1906 em Física por este trabalho.

No final de 1800, o físico Phillip von Lenard estudou atentamente os raios catódicos e seu trabalho com eles lhe valeu o Prêmio Nobel de 1905 em Física.

A aplicação comercial mais popular da tecnologia de raios catódicos está na forma de televisores tradicionais e monitores de computador, embora estes estejam sendo suplantados por telas mais recentes, como o OLED.

 

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