Anodische stralen

Anodische straalbuis

Wat zijn anodische stralen?

De Anodische stralen of kanaalstralen, Ook positief genoemd, het zijn positieve stralen gevormd door atomaire of moleculaire kationen (positieve belastingionen) die zijn gericht op de negatieve elektrode in een boefbuis. 

Anodische stralen ontstaan ​​wanneer de elektronen variërend van de kathode tot de anode botsen met het gas dat in de buis van de boeven is vergrendeld.

Aangezien de deeltjes van hetzelfde teken worden afgestoten, scheuren de elektronen die naar de anode gaan de elektronen die aanwezig zijn in de cortex van de gasatomen in zijn pad.

De atomen die positief zijn geladen - dat wil zeggen, zijn dus omgezet in positieve ionen (kationen) - aangetrokken tot de kathode (met negatieve belasting).

Ontdekking

Het was de Duitse natuurkundige Eugenstein die ze ontdekte en ze voor het eerst in 1886 observeerde.

Vervolgens hebben het werk gedaan aan de anodische stralen door wetenschappers Wilhelm Wien en Joseph John Thomson uiteindelijk de ontwikkeling van massaspectrometrie aangenomen. 

Anodische straalseigenschappen

De belangrijkste eigenschappen van anodische stralen zijn als volgt:

- Ze hebben een positieve lading en zijn de waarde van hun volledige meervoudige belasting van de elektronenbelasting (1,6 ∙ 10^-19 C).

- Ze bewegen in een rechte lijn in afwezigheid van elektrische velden en magnetische velden.

- Ze wijken af ​​in aanwezigheid van elektrische velden en magnetische velden, die naar het negatieve gebied bewegen.

- Ze kunnen fijne metalen lagen doordringen.

- Ze kunnen gassen ioniseren.

- Zowel de massa als de belasting van de deeltjes die de anodische stralen vormen, varieert afhankelijk van het gas dat in de buis is vergrendeld. Normaal gesproken is de massa identiek aan de massa van de atomen of moleculen waaruit ze afleiden.

Kan u van dienst zijn: som van vectoren: grafische methode, voorbeelden, opgeloste oefeningen

- Ze kunnen fysische en chemische veranderingen veroorzaken.

Een beetje geschiedenis

Voorafgaand aan de ontdekking van anodische stralen vond de ontdekking van kathodestralen plaats, die plaatsvond in 1858 en 1859. De ontdekking is te wijten aan Julius Plücker, wiskundige en fysieke van Duitse afkomst.

Vervolgens was het de Engelse natuurkundige Joseph John Thomson die diepgaand bestudeerde het gedrag, kenmerken en effecten van kathodestralen.

Joseph John Thomson

Van zijn kant was Eugen Goldstein - die eerder andere onderzoeken met de kathodestralen had uitgevoerd - degene die de anodische stralen ontdekte. De ontdekking vond plaats in 1886 en haalde het toen hij merkte dat de ontladingsbuizen met de geperforeerde kathode ook licht uitgezonden aan het einde van de kathode.

Op deze manier ontdekte hij dat er naast de kathodestralen andere stralen waren: de anodische stralen; Deze bewogen in de tegenovergestelde richting. Terwijl deze stralen door de gaten of kanalen in de kathode gingen, besloot hij ze kanaalstralen te noemen.

Hij was het echter niet, maar Wilhelm Wien die later uitgebreide studies uitvoerde van de anodische stralen. Wien, samen met Joseph John Thomson, richtte uiteindelijk de basis van massaspectrometrie op.

De ontdekking van Eugen Goldstein op anodische stralen vormde een fundamentele pijler voor de daaropvolgende ontwikkeling van de hedendaagse fysica.

Dankzij de ontdekking van anodische stralen was het voor het eerst uit zwermen van snelle en geordende bewegingsatomen, wiens toepassing erg vruchtbaar was voor verschillende takken van atoomfysica.

De anodische straalbuis

Bij de ontdekking van anodische stralen gebruikte Goldstein een ontladingsbuis die de kathode had geboord. Het gedetailleerde proces waarmee anodische stralen worden gevormd in een gasafvoerbuis is het onderstaande gepresenteerd.

Kan u van dienst zijn: twee -dimensionale golven

Bij het aanbrengen van een groot potentieel verschil van enkele duizenden volt op de buis, het elektrische veld dat het kleine aantal ionen creëert dat altijd aanwezig is in een gas en dat wordt gecreëerd door natuurlijke processen zoals radioactiviteit.

Deze versnelde ionen botsen met gasatomen, startende elektronen en het creëren van positievere ionen. Op hun beurt vallen deze ionen en elektronen opnieuw meer atomen aan, waardoor meer positieve ionen ontstaan ​​in wat een kettingreactie is.

De positieve ionen worden aangetrokken door de negatieve kathode en sommige gaan door de gaten in de kathode. Wanneer ze de kathode bereiken, zijn ze al met voldoende snelheid versneld, zoals voor, wanneer ze botsen met andere atomen en gasmoleculen, ze opwinden soorten tot hogere energieniveaus.

Wanneer deze soorten terugkeren naar hun oorspronkelijke energieniveaus, geven atomen en moleculen de energie vrij die ze eerder hadden gewonnen; Energie wordt uitgezonden in lichte vorm.

Dit lichtproductieproces, fluorescentie genoemd, veroorzaakt het uiterlijk van een helderheid in de regio waar ionen uit de kathode komen.

Het proton

Terwijl Goldstein met zijn experimenten met de anodische stralen protonen verkregen, is de waarheid dat het niet aan hem is die wordt toegeschreven aan de ontdekking van het proton, omdat hij hem niet correct kon identificeren.

Het proton is het lichtste deeltje van de positieve deeltjes die voorkomen in de anodische straalbuizen. Het proton treedt op wanneer de buis wordt geladen met waterstofgas. Op deze manier, wanneer waterstof wordt geïoniseerd en zijn elektron verliest, worden protonen verkregen.

U kunt u van dienst zijn: de derde wet van Newton: aanvragen, experimenten en oefeningen

Het proton heeft een massa van 1,67 ∙ 10^-24 G, bijna hetzelfde als het waterstofatoom, en heeft dezelfde belasting maar als een teken als het elektron; dat wil zeggen 1.6 ∙ 10^-19 C.

Massaspectrometrie

Voorkant van de massaspectrometer

Massaspectrometrie, ontwikkeld door de ontdekking van anodische stralen, is een analytische procedure die het mogelijk maakt om de chemische samenstelling van de moleculen van een stof te bestuderen op basis van de massa.

Het laat zoveel mogelijk onbekende verbindingen herkennen, telverbindingen die bekend zijn, evenals het kennen van de eigenschappen en structuur van een middelenmoleculen.

Van zijn kant is de massaspectrometer een apparaat waarmee de structuur van verschillende chemische verbindingen en isotopen zeer precies kan worden geanalyseerd.

De massaspectrometer maakt het mogelijk om de atoomkernen te scheiden op basis van de relatie tussen de massa en de belasting.