up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله پرتوي کاتدي PDF
QR code - پرتوي کاتدي

پرتوي کاتدي

● چگونگي شکل گيري پرتوهاي کاتدي
وقتي که مقدار گاز داخل لوله تخليه الکتريکي کاهش مي يابد، فضاي تاريک کاتد ، بيشتر و ستون مثبت کوتاهتر و روشنايي آن کمتر مي شود. با کاهش بيشتر فشار تاباني باز هم ضعيفتر مي شود و شيشه لوله در مجاورت کاتد شروع به تاباني مختصري مي کند. وقتي که فشار تا ۰.۰۰۱ميليمتر جيوه افت کند، تاباني گاز عملا متوقف مي شود، درحالي که تمام سطح شيشه لوله ، نور درخشاني (معمولا سبز) گسيل مي دارد.
اگر هوا باز هم با پمپ تخليه بيشتر خارج شود، تاباني شيشه سبز ضعيف تر مي شود. با شروع فشار از ۰.۰۰۰۰۱ تا ۰.۰۰۰۱ ميليمتر جيوه اين تاباني بکلي محو مي شود و تخليه خاتمه مي پذيرد.
● تاباني سبز شيشه را چگو نه مي توان توضيح داد؟
اگر به آند لوله تخليه گاز ، شکل معيني داده شود، تصوير سايه آند بر شيشه ظاهر مي شود، به ترتيبي که گويي کاتد ، چشمه نور کوچکي است. در نتيجه ، تاباني شيشه ، به دليل توليد نور از پرتوهاي گسيل شده از کاتد است. آنها از صفحه فلزي آند نمي گذرند و تصوير سايه آن بر شيشه تشکيل مي شود. اين پرتوها ، پرتوهاي کاتدي ناميده شده اند.
● ظهور و آشکار سازي پرتوهاي کاتدي
پرتوهاي کاتدي ، نه فقط شيشه بلکه اجسام ديگر را نيز به تاباني وا مي دارند. اجسام مختلف نوري ، رنگ هاي مختلف گسيل مي دارند، مثلا گچ ، تاباني قرمز رنگ و سولفيد روي ، نور سبز روشن ايجاد مي کنند و نظاير آن. اين تاباني را ، مثلا با قرار دادن تکه هايي از اجسام معدني مختلف در بين کاتد و آند لامپ تخليه گازي ، مي توان مشاهده کرد. بنابرين ، اگر چه پرتوهاي کاتدي ، نامرئي اند، مي توان از تاباني اجسامي که با آنها بمباران شده اند، وجودشان را به سهولت آشکار کرد.
با پوشش سطح اجسام با اجسامي که بر اثر پرتوهاي کاتدي تابان مي شوند، پرده هاي ليمان بدست مي آيد ( ليمان Lumines Cent را از کلمه يوناني Lumen به معني نور گرفته اند ) که براي مشاهده پرتوهاي کاتدي ، مناسب هستند. در چنين صفحه اي ، در امتداد لوله در زاويه کوچکي نسبت به محور آن ، مي توان امتداد پرتوهاي کاتدي را در لوله به آساني رديابي کرد. براي سهولت مشاهده ، دريچهاي با شکاف دراز ، جلوي پرده قرار مي دهند. اين دريچه ، بخشي از باريکه کاتدي را قطع مي کند و رد روشن باريکي بر پرده ليمان باقي مي گذارد.
● جنس پرتوي کاتدي
جنس پرتوهاي کاتدي موقعي آشکار مي شود که خواص آنها را از طريق آزمايش مطالعه نماييم. نتايج عمده آزمايشات خواص قابل ملاحظه پرتوهاي کاتدي را بيان مي کنند که آنها را مرور مي کنيم.
● بار الکتريکي پرتوهاي کاتدي:
پرتوهاي کاتدي بار منفي دارند. واضح ترين اين دليل بيان آزمايشي است که در آن يک الکترود سوراخ دار مانند استوانه فارادي را به الکتروسکوپ حساسي متصل مي کنند و آنرا در مسير پرتوهاي کاتدي قرار مي دهند. پرتوهاي کاتدي با وارد شدن به داخل استوانه تمام بار خود را به الکتروسکوب انتقال مي دهند. تحليل علامت بار و نحوه انحراف آن در ميدان الکتريکي آشکار مي سازد که پرتوهاي کاتدي بار الکتريکي منفي دارند.
● نحوه انتشار پرتوهاي کاتدي:
پرتوهاي کاتدي در خطوط مستقيم و در امتداد عمود بر سطح کاتد منتشر مي شوند. بنابراين اگر کاتد به شکل قسمتي از کره باشد، پرتوهاي کاتدي در امتداد شعاعهاي اين کره انتشار مي يابد در مرکز آن جمع مي شوندکانوني شدن پرتو). اگر پرده اي ليا ن را در اين ناحيه قرار دهيم، لکه روشني بر آن مشاهده خواهد شد مکان اين لکه از شکل و محل آند لامپ کاملا مستقل است.
بنابراين امتداد انتشار پرتوهاي کاتدي به مکان آند بستگي ندارد. بهتر است بدانيد که کاتد تخت باريکه اي از پرتوهاي موازي ايجاد مي کند در صورتي که کاتد کروي (کاو) پرتوهاي کاتدي را کانوني مي کنند . اين ويژگي پرتوهاي کاتدي با نوع ميدان الکتريکي در لامپ تخليه گازي توضيح داده مي شود. وجود افت کاتدي مبين اين است که ميدان الکتريکي در مجاورت کاتد خيلي قوي و در بقيه قسمتهاي لوله بسيار ضعيف است، به اين دليل پرتوهاي کاتدي ، که ذرات باردارند، در نزديکي کاتد تخت تاثير نيروهاي بسيار قوي قرار مي گيرند و در امتداد خطوط ميدان مي شوند. وي خطوط ميدان بدون توجه به شکل آند و مکان آن ، بر سطح کاتد عمودند (همانند سطوح رساناها).
بنابراين پرتوهاي کاتدي در نزديکي کاتد در امتداد عمود بر سطح کاتد حرکت مي کنند و تقريبا تمام سرعت عظيم خود را در مجاورت خيلي نزديک کاتد به دست مي آورند. بقيه حرکت عملا در امتداد خط مستقيم صورت مي گيرد (توسط اينرسي). زيرا ، در فاصله دور از کاتد نيروهاي کاتدي ناچيز هستند. ميدان الکتريکي در نقاط دور از کاتد ضعيف است. مشاهدات اخير نشان مي دهد که پرتوهاي کاتدي بنابر قوانين مکانيک منتشر مي شوند، و از اين رو جرم دارند.
● جرم پرتوهاي کاتدي:
ذرات کاتدي جرم دارند. اين مطلب نيز به کمک آزمايش ويژه اي آشکار مي شود. پروانه سبکي را که بر محوري متصل است طوري در مسير پرتوهاي کاتدي قرار مي دهيم. که آنها (پرتوهاي کاتدي) به تيغه هاي آن «کاتدها) برخورد کنند. بنابراين پروانه به چرخش در مي آيد، اين امر حاکي از اين است که پرتوهاي کاتدي به آن (پروانه) اندازه حرکت mv داده اند (m جرم و v سرعت ذره است).
● پرتوهاي کاتدي حامل انرژي:
پرتوهاي کاتدي با بمباران اجسام و جذب شدن در آنها باعث گرم شدن اين اجسام مي شوند. اگر ورقه نازکي از قلع را در وسط کاتد کروي لامپ تخليه گازي قرار دهيم، ورقه به شدت گرم و حتي ذوب مي شود. آزمايش هاي مشابه نشان مي دهند که پرتوهاي کاتدي داراي انرژي جنبشي هستند و آن را به اجسامي که در معرض بمباران آنها قرار گيرند، انتقال مي دهند. اين چيزي است که انتظارش را داشتيم زيرا ذرات کاتدي جرم m دارند و با سرعت زياد v حرکت مي کنند.
هر ذره کاتدي بايد انرژي جنبشي mv۲ ۲ داشته باشد. و آن را به جسمي که با آن برخورد مي کند، انتقال دهد. پرتوهاي کاتدي ، با صرف اين انرژي ، باعث تاباني صفحه ليان مي شوند. آنها همچنين صفحه حساس عکاسي را سياه مي کنند و باعث واکنشهاي شيميايي مي شوند.
● انحراف پرتوي کاتدي توسط ميدان الکتريکي:
پرتوهاي کاتدي توسط ميدان الکتريکي منحرف مي شوند. اين اثر ميدان الکتريکي بر پرتوهاي کاتدي را مي توان به آساني پيش بيني کرد زيرا مي دانيم که پرتوهاي کاتدي بار الکتريکي دارند. به توسط آزمايش هايي اين مفهوم نيز تاييد شده است. و بار منفي آنها با اين خاصيت اثبات مي شود.
● انحراف پرتوي کاتدي توسط ميدان مغناطيسي:
پرتوهاي کاتدي توسط آهنربا منحرف مي شوند. با نزديک کردن آهنربا به باريکه نازک پرتوهاي کاتدي ، مي توان جابجايي رد آنها را روي پرده مشاهده کرد اگر در اين آزمايش قطب شمال آهنربا در بالاي باريکه باشد. پرتوهاي کاتدي ، به سمت چپ منحرف مي شوند و اگر در پايين باريکه (زير باريکه) باشد، پرتوهاي کاتدي به راست منحرف مي گردند. اگر قطب شمال آهنربا نيز به طرف راست باريکه باشد، باريکه به سمت بالا منحرف مي گردد و بر عکس .
اگر قطب جنوب آهنربا نزديک باريکه شود، جهت انحراف باريکه معکوس مي شود. اين نتايج را اين واقعيت که پرتوهاي کاتدي از جريان بارهاي منفي تشکيل شده اند و در امتداد لامپ حرکت مي کنند، کاملا توجيه مي کند. حرکت اين بارها يک جريان الکتريکي تشکيل مي دهند، و به خوبي مي دانيم که جريان و آهنربا بر يکديگر اثر مي گذارند. انحراف پرتوهاي کاتدي توسط آهنربا را مي توان به صورت زير تشريح نمود.
وقتي آهنربا به لامپ نزديک شود، رد پرتوهاي کاتدي بر پرده به طور محسوس خميده مي شود. باريکه هاي کاتدي که از شکافي گذشته، با نزديک شدن آهنربا به لامپ منحرف شده و رد خم شده باريکه را مي توان بر صفحه اي که در لامپ قرار دارد، مشاهده کرد. تمام خواص اخير پرتوهاي کاتدي که در بالا ذکر شد، بخصوص آزمايش هاي دقيقي که تامسون (j.Thomson) فيزيکدان انگليسي ، انجام داد، ثابت مي کنند که پرتوهاي کاتدي از الکترون هاي سريعي تشکيل شده اند که از کاتد به طرف آند حرکت مي کنند.
دليل پيدايش پرتوهاي کاتدي در لامپ تخليه گازي ، بمباران شديد کاتد توسط يون هاي مثبت است که با ضربه الکترون هايي را از کاتد فلزي بيرون مي کشند «الکترون کني).
● شرط وجود پرتوهاي کاتدي در لامپ تخليه:
براي داشتن پرتوهاي کاتدي لامپ تخليه بايد حاوي مقداري گاز باشد (هر چند خيلي کم ). بنابراين اگر لامپ تخليه گازي بيشتر از حد لازم خلا شود، نه يونهاي مثبت ظاهر مي شود و نه پرتوهاي کاتدي ، و گازي که به مقدار زيادي زيادي رقيق شده است دي الکتريک خوبي خواهد بود.
الکترونها با حرکت ميان کاتد و آند توسط ميدان الکتريکي شتاب مي گيرند و سرعتهاي زيادي کسب مي کنند اين سرعتها در ميدان هاي بسيار شديد مي توانند به ۱۰۵ کيلومتر بر ثانيه يا حتي بيشتر برسند که در شتاب دهنده هاي خاصي به سرعت نور خيلي نزديک مي شوند.

● چگونگي شکل گيري پرتوهاي کاتدي وقتي که مقدار گاز داخل لوله تخليه الکتريکي کاهش مييابد، فضاي تاريک کاتد ، بيشتر و ستون مثبت کوتاهتر و روشنايي آن کمتر ...

● مفاهيم پايه لامپ پرتوي کاتدي اين وسيله از نظر ظاهر و ساختمان شبيه لامپي است که براي بررسي اثر ميدانهاي الکتريکي و آهنربايي پرتوهاي کاتدي به کار مي‌ر ...

● مفاهيم پايه لامپ پرتوي کاتدي: اين وسيله از نظر ظاهر و ساختمان شبيه لامپي است که براي بررسي اثر ميدانهاي الکتريکي و آهنربايي پرتوهاي کاتدي به کار مي‌ ...

هدف ازتهيه اين متن فراهم آوردن دانش وروش هاي جديد به منظور حفاظت دربرابر اشعه براي خود ،بيمار وديگران و ايجاد علاقه براي کارکنان راديولوژي درجهت اعمال ...

● مفاهيم پايه لامپ پرتوي کاتدي اين وسيله از نظر ظاهر و ساختمان شبيه لامپي است که براي بررسي اثر ميدانهاي الکتريکي و آهنربايي پرتوهاي کاتدي به کار مي ر ...

●انواع سيستم هاي ديگر ضدماهواره اي روسيه ▪سلاح هاي ليزري: گفته مي شود هر دو كشور آمريكا و روسيه تحقيقات گسترده اي را در مورد انواع سلاح هاي ليزري و دي ...

وقتي که الکترون در يکي از مدارهاي مجاز يا حالت پايه قرار دارد هيچ انرژي توسط اتم ساتع نمي شود. هر يک از اين مدار هاي مجاز به يک تراز انرژي معين يا حال ...

شايد اين نظريه دهها سال پيش مي بايست مطرح مي شد که نيروي گرانشي وجود ندارد و اين تماما برآيند دافعه ي بين خلا و ماده است که گرانش مي ناميم. اما با گذش ...

دانلود نسخه PDF - پرتوي کاتدي