Causa del brillo uniforme en los tubos de rayos catódicos

Question

Obtuve el siguiente extracto de un libro de química (el énfasis es mío):

Se observa que la corriente no fluye a través del gas a presión ordinaria, incluso a una alta tensión de 5000 voltios. Cuando se reduce la presión dentro del tubo y se aplica un alto voltaje de 5000-10000 voltios, entonces se produce una descarga eléctrica a través del gas produciendo un brillo uniforme dentro del tubo. Cuando la presión se reduce aún más, hasta aproximadamente 0,01 torr, el resplandor original desaparece. Se producen algunos rayos que crean fluorescencia en la pared de vidrio opuesta al cátodo.

Este extracto es sobre el descubrimiento de los rayos catódicos en un capítulo sobre la estructura atómica. Aquí, el autor habla de un brillo uniforme que aparecen cuando se reduce la presión. Luego dice que los rayos (a los que luego se refiere como rayos catódicos) aparecen después de la desaparición del resplandor. Yo nunca he notado este resplandor en ningún experimento. ¿Alguien sabe de qué se trata?

Answer 1

El brillo uniforme se debe a la ionización y recombinación del gas residual; se llama descarga de brillo . A mayor presión, una chispa o descarga de arco se produce con una densidad de corriente mucho mayor. Las lámparas fluorescentes y las lámparas de neón funcionan en la región de descarga luminosa, y las lámparas de xenón de alta presión utilizan una descarga de arco.

Los elementos del gas residual pueden identificarse por el color de la descarga luminosa. El nitrógeno y el argón en el aire, por ejemplo, brillan de color azul violáceo.

A medida que la presión disminuye más, la densidad es demasiado baja (y el recorrido demasiado corto) para producir una descarga luminosa visible, pero los electrones, alias " rayos catódicos ", lanzada desde los electrodos impacta en las paredes del recipiente, que puede brillar en verde en el vidrio de borosilicato, y en los tubos de vacío de muy baja presión, como el Rectificador de alto voltaje 1G3GT Los electrones que impactan en el ánodo producen rayos X (fotones de alta energía), que también pueden crear fluorescencia en la capa de vidrio.

La diferencia es fácil de ver en este video que demuestra el cambio de aspecto de una descarga de arco a una descarga luminosa, y finalmente a la fluorescencia de la envoltura de vidrio debido a los rayos X o al bombardeo de electrones. El arco comienza a los 20 segundos, la descarga luminosa a los 26 segundos, estrías a los ~36 segundos, y a los ~46 segundos, la envoltura de vidrio brilla de color verde por el bombardeo de electrones (aunque podría ser más bien el verde del oxígeno residual). ¡Esta fue una de mis demostraciones favoritas para mostrar a los estudiantes la base de la espectroscopia!