Anodiniai spinduliai: atradimas, ypatybės
Anodiniai spinduliai arba kanalų spinduliai, taip pat vadinami teigiamais, yra teigiamų spindulių sijos, kurias sudaro atominiai arba molekuliniai katijonai (teigiamo krūvio jonai), nukreipti į neigiamą elektrodą Crookes vamzdyje.
Anodiniai spinduliai atsiranda tada, kai elektronai, einantys iš katodo į anodą, susiduria su Crookes vamzdyje esančio dujų atomais.
Kadangi to paties ženklo dalelės atstumiamos, elektronai, einantys į anodą, prasideda dujų atomų skiltyje esančius elektronus.
Taigi, atomai, kurie liko teigiamai įkrauti, tai yra, jie buvo transformuoti į teigiamus jonus (katijonus), pritraukiami į katodą (su neigiamu krūviu).
„Discovery“
Ją atrado vokiečių fizikas Eugenas Goldšteinas, pirmą kartą stebėdamas juos 1886 m.
Vėliau mokslininkų Wilhelm Wien ir Joseph John Thomson atliktas anodinių spindulių darbas baigėsi masinės spektrometrijos plėtra.
Savybės
Pagrindinės anodinių spindulių savybės yra šios:
- Jie turi teigiamą krūvį, o jų įkrovimo vertė yra elektroninio krūvio (1, 6 ∙ 10-19 C) kartotinė.
- Jie juda tiesia linija be elektrinių laukų ir magnetinių laukų.
- Jie nukrypsta esant elektriniams laukams ir magnetiniams laukams, judant link neigiamos zonos.
- Jie gali prasiskverbti į plonas metalų sluoksnius.
- Jie gali jonizuoti dujas.
- Tiek anodinių spindulių sudarančių dalelių masė, tiek įkrova skiriasi priklausomai nuo vamzdyje esančios dujos. Paprastai jo masė yra identiška atomų ar molekulių, iš kurių jie gaunami, masei.
- Jie gali sukelti fizinius ir cheminius pokyčius.
Mažai istorijos
Iki anodinių spindulių aptikimo įvyko katodinių spindulių atradimas, kuris įvyko 1858 ir 1859 metais. Šis atradimas įvyko dėl vokiečių kilmės matematiko ir fiziko Juliaus Plückerio.
Vėliau anglų kalbos fizikas Joseph John Thomson nuodugniai ištyrė katodinių spindulių elgesį, charakteristikas ir poveikį.
Savo ruožtu Eugen Goldstein, kuris anksčiau atliko kitus katodinių spindulių tyrimus, buvo anodinių spindulių atradimas. Šis atradimas įvyko 1886 m. Ir jis suprato, kad jis suprato, kad iškrovimo vamzdžiai su perforuotu katodu taip pat skleidė šviesą katodo gale.
Tokiu būdu jis atrado, kad be katodo spindulių buvo ir kitų spindulių: anodiniai spinduliai; jie judėjo priešinga kryptimi. Kai šie spinduliai praeina per katodo skyles ar kanalus, jis nusprendė juos vadinti kanalų spinduliais.
Tačiau ne jis, o Wilhelm Wien, vėliau atliko išsamius anodinių spindulių tyrimus. Wienas kartu su Džozefu Johnu Thomsonu baigėsi masinio spektrometrijos pagrindu.
Eugeno Goldšteino anodinių spindulių atradimas buvo pagrindinis tolesnio šiuolaikinės fizikos vystymosi ramstis.
Anodinių spindulių aptikimo dėka pirmą kartą buvo įrengti sparčiai besikeičiančių atomų spiečiai, kurių taikymas buvo labai derlingas skirtingoms atominės fizikos šakoms.
Anodinių spindulių vamzdis
Aptikęs anodinius spindulius, Goldstein naudojo išleidimo vamzdį, turintį perforuotą katodą. Išsamus procesas, kuriuo anodiniai spinduliai susidaro dujų išleidimo vamzdyje, yra toks.
Taikant didelį potencialų kelių tūkstančių voltų skirtumą vamzdžiui, sukurtas elektrinis laukas pagreitina nedidelį kiekį jonų, kurie visada yra dujose ir kuriuos sukuria natūralūs procesai, pvz., Radioaktyvumas.
Šie pagreitinti jonai susiduria su dujų atomais, išskleidžia elektronus ir sukuria daugiau teigiamų jonų. Savo ruožtu šie jonai ir elektronai vėl atgaivina daugiau atomų, o tai reiškia, kad grandinėje yra daugiau teigiamų jonų.
Teigiamus jonus traukia neigiamas katodas, o kai kurie pro katodą. Kai jie pasiekia katodą, jie jau pakankamai greitai paspartino, kad susidūrę su kitais dujų atomais ir molekulėmis jie sužadina rūšis aukštesniais energijos lygiais.
Kai šios rūšys sugrįžta į pradinį energijos lygį, atomai ir molekulės išlaisvina anksčiau įgytą energiją; energija skleidžiama šviesos pavidalu.
Šis šviesos gamybos procesas, vadinamas fluorescencija, sukelia ryškumą regione, kuriame jonai išsiskiria iš katodo.
Protonas
Nors Goldšteinas su savo anodiniais spinduliais eksperimentus gavo protonų, jis nėra priskirtas protono atradimui, nes jis negalėjo tinkamai jį identifikuoti.
Protonas yra lengviausių dalelių, gaunamų anodinių spindulių vamzdeliuose, dalelė. Protonas gaminamas, kai vamzdis yra pakrautas vandenilio dujomis. Tokiu būdu, kai vandenilis yra jonizuotas ir praranda savo elektroną, gaunami protonai.
Protono masė yra 1, 67 × 10-24 g, beveik tokia pati, kaip ir vandenilio atomo masė, ir turi tą patį įkrovą, o priešingą ženklą, kad elektronas turi; tai yra, 1, 6 ∙ 10-19 C.
Masių spektrometrija
Masės spektrometrija, sukurta pagal anodinių spindulių atradimą, yra analitinė procedūra, leidžianti ištirti cheminės medžiagos molekulių sudėtį pagal jos masę.
Jis leidžia atpažinti nežinomus junginius, suskaičiuoti žinomus junginius, taip pat žinoti medžiagos molekulių savybes ir struktūrą.
Kita vertus, masių spektrometras yra įtaisas, kuriuo galima labai tiksliai analizuoti skirtingų cheminių junginių ir izotopų struktūrą.
Masės spektrometras leidžia atskirti atomų branduolius pagal masės ir įkrovos santykį.
