Observaciones en el experimento del tubo de rayos catódicos

Question

1.Una de las observaciones que aprendí fue que el tubo de cristal empieza a brillar con una luz verde brillante. Muchas de las páginas web que leí hacen referencia a un material fluorescente. Sin embargo, como se muestra en el diagrama anterior no había material fluorescente en el experimento realizado primero en el tubo de rayos catódicos. Entonces, ¿de dónde viene el resplandor verde. ¿Es el color de la propia radiación?

2." Los rayos catódicos viajan en línea recta. Por eso, los rayos catódicos proyectan la sombra de cualquier objeto sólido situado en su trayectoria. La trayectoria de los rayos catódicos no se ve afectada por la posición del ánodo. " No consigo entender esta explicación de una de las observaciones. Además, distintos sitios web analizan esta observación de forma diferente. Por ejemplo, " Los rayos catódicos se componen de partículas materiales porque producen la sombra de objetos colocados en el camino "

3.Dos de las condiciones del experimento eran aire a muy baja presión y, en segundo lugar, una diferencia de potencial muy elevada. ¿Podría alguien decirme por qué eran necesarias estas condiciones?

Sé que las preguntas son muy tontas, pero como los distintos sitios web se refieren a cosas diferentes, me estoy confundiendo con algo que debería ser sencillo de entender.

Answer 1

La luz emitida por el flujo de electrones procede de las moléculas de nitrógeno y oxígeno. El color verde procede principalmente del oxígeno. Los electrones negativos son atraídos con suficiente fuerza por el ánodo cargado positivamente como para golpear a los electrones de las moléculas de O2 y N2, poniéndolos en estados de mayor energía o liberándolos de la molécula. En poco tiempo, segundos o una fracción de segundo, estos electrones vuelven a unirse a las moléculas ionizadas, caen de nuevo en los estados de tierra a través de una o más desintegraciones cuánticas emitiendo fotones.

Tenga en cuenta que el concepto de fluorescencia no es relevante.

Para ello, los electrones emitidos por el cátodo necesitan suficiente energía. La velocidad a la que se mueven viene determinada por la intensidad del campo eléctrico. Un campo más intenso se consigue aplicando una mayor diferencia de tensión al ánodo y al cátodo. Suele ser mucho más fuerte de lo necesario para ionizar las moléculas de aire: queremos que los electrones vuelen hacia el ánodo en lugar de dispersarse por su interacción con las moléculas.

Para que haya interacciones electrón-molécula, necesitamos moléculas. Por eso el tubo de vidrio no es un simple vacío. No puede ser aire a presión normal, porque habría demasiadas moléculas en el camino de los electrones. Los electrones se desviarían y perderían una pequeña parte de su energía cinética con cada interacción. El aire normal adecuado para el uso humano cotidiano implicaría tantas interacciones en una distancia corta, que los electrones se revolverían en una nube difusa de plasma, y no llegarían al ánodo sino por un proceso poco interesante y poco dramático de difusión a través del aire. Se vería una pequeña zona de brillo justo alrededor del cátodo, tal vez, dependiendo de las condiciones. Así pues, necesitamos un poco de aire para que ocurra algo interesante, pero no lo suficiente como para que estorbe.

Los electrones viajan en líneas rectas (o curvas casi rectas) porque el campo eléctrico entre el ánodo y el cátodo es aproximadamente uniforme, es decir, en línea recta. Como una pelota que cae en gravedad, los electrones van en parábolas, pero no hay mucha velocidad transversal, así que como una pelota que cae en línea recta, las parábolas son sólo líneas. Además, el aire a baja presión tiende a limitar la velocidad de los electrones, lo que hace que su movimiento siga más de cerca el campo eléctrico.

Buena explicación de las excitaciones moleculares en http://www.atoptics.co.uk/highsky/auror3.htm

Answer 2

¿Notas el "Aire a muy baja presión"? Ese aire tan fino es el que brilla. Y tiene que ser muy delgado o interrumpe la naturaleza de "rayo" del fenómeno. No estoy seguro de qué era exactamente lo que brillaba en los primeros experimentos, pero bien podría ser el $\mathrm{N}_2$ .

Más tarde era normal poner algo de mercurio en los tubos porque funciona muy bien. De hecho, eso es lo que es una luz fluorescente: una lámpara de vapor de mercurio (generalmente con algunos fósforos en el cristal para conseguir un espectro más bonito).

Answer 3

En este experimento se tomó un tubo de vidrio de descarga y en ambos extremos del vidrio se colocaron dos placas metálicas conectadas a una batería de alto voltaje (10000 voltios), el H2 se llenó a alta presión y en el extremo del ánodo se colocó una capa de ZnS.

1) A alta presión, es decir, 1atm cuando la corriente de alto voltaje pasa entonces no se ve ningún cambio en el tubo. es porque el gas es mal conductor de la electricidad

2) A baja presión, es decir, 1torr, cuando la corriente de alto voltaje pasa a través del tubo, se produce un resplandor verdoso en la pantalla de ZnS. Esto se debe a que las moléculas se ionizan y algunas partículas de carga negativa viajan desde la placa del cátodo a la placa del ánodo en forma de un rayo invisible llamado rayos catódicos.

3) A muy baja presión, cuando la corriente de alto voltaje pasa a través del tubo, éste se oscurece, porque a muy baja presión no se produce la dispersión de la luz.

la relación carga/masa del rayo catódico es de 1,74*10 potencia 8 c/gramo