Katódsugárzás

Crookes-cső

Működő Crookes-cső

Katódsugarak eltérülése mágneses mezőben

Katódsugarak eltérülése ellentétes irányú mágneses mezőben

A katódsugárzás a katódsugárcsőben kialakuló elektronsugárzás hagyományos elnevezése. Ezt a részecskesugárzást ugyanis a vákuumcsövek katódjából kiinduló sugárzásként fedezte fel Julius Plücker (1801–1868) német fizikus 1859-ben.

Tulajdonságai

• A katódsugárzás katód felületére merőlegesen indul ki.
• Külső eltérítő hatás hiányában egyenes vonalban halad, függetlenül az anód helyétől.
• A katódsugárzás hatására egyes anyagok látható fényt sugároznak, azaz a katódsugárzás fluoreszkálást, illetve foszforeszkálást okoz. (Ez a jelenség vezetett a felfedezésükhöz: A vákuumcső katóddal szemközti üvegfala zöldes színben fluoreszkált.)
• Mechanikai hatása van: A katódsugárcsőben elhelyezett könnyű kerék a sugárzás hatására forgásba jön.
• Hőhatása van: Félgömb alakú katód középpontjában az oda helyezett fémlemez izzásba jöhet.
• Bizonyos anyagokban kémiai változást okoz, emiatt például a katódsugárzás a fekete-fehér filmen és fotólemezen feketedést eredményez.
• Vastagabb anyagban elnyelődik. Emiatt a katódsugárcsőben elhelyezett fémlemeznek jól látható árnyéka van.
• Nagyon vékony (~0,001 mm vastagságú) fémfólián áthatol. Ilyen fóliával lezárt vákuumcsőből a katódsugár kivezethető a levegőre. (Ezt a kísérletet Lénárd Fülöp magyar/német fizikus végezte el 1893-ban. → Fizikai Nobel-díj, 1905.)
• A katódsugárzás elektromos mezővel és mágneses mezővel is eltéríthető.
• Negatív töltésű részecskék alkotják, ezeket a részecskéket 1890-ben George Johnstone Stoney ír fizikus nevezte el elektronoknak.
• Az anódba ütköző katódsugárzás elektronjainak lefékeződésekor röntgensugárzás keletkezik.

Előállítása

• A katódsugarakat először Geissler-csővel állítottak elő. Ez egy olyan légüres üvegcső, amelyben két elektróda található: a katód (negatív elektróda) és az anód (pozitív elektróda). A katódsugarak hatására a cső katóddal szemközti fala zöldes színben fluoreszkál.
• William Crookes angol fizikus, kémikus speciális, úgynevezett Crookes-csöveket fejlesztett ki ezen sugárzás vizsgálatára. Ezekkel már a katódsugarak eltérítése is vizsgálható, például a csőben elhelyezett fémlap (kereszt) árnyéka mágneses mező hatására elmozdul.
• Karl Ferdinand Braun 1897-ben továbbfejlesztette a Croockes-csövet, az általa megalkotott Braun-csőben már elektromos árammal izzított katód található.

Alkalmazása

• A hagyományos oszcilloszkópban az elektromos rezgések képét Braun-csőben előállított katódsugár rajzolja fel a cső fluoreszkáló anyaggal bevont ernyőjére. A katódsugarat ezekben a csövekben elektromos mezővel térítik el.
• A hagyományos televíziók és monitorok képcsöve szintén Braun-cső, de ezekben mágneses eltérítést alkalmaznak.
• Az elektroncsöves rádiók hangolásjelzőjeként alkalmazott varázsszem szintén speciális katódsugárcső, melyben a katódsugárzás a fluoreszkáló anyaggal bevont anód felületét gerjeszti fénykibocsátásra.
• A röntgencsövekben katódsugárzással hozzák létre a röntgensugarakat.
• A régebbi típusú tv-kamerák egyes változatainak vidicon képfelvevő csöveiben a képjelek kiolvasására.

Lásd még

• Részecskegyorsító
• Katódsugárcső

Külső hivatkozások

• A katódsugárcső honlapja (angol)
• Röntgen és a katódsugárzás (Sulinet)
• A fenti képek animációja a FizKapu portálon.