در این مقاله می خواهیم چگونگی کشف اشعه کاتدی را بیان کنیم:

قبل از این که به هدف اصلی این مقاله بپردازیم بهتر است الکترولیز محلول ها و گازها را بررسی کنیم.

نکاتی درباره الکترولیز محلول ها

آزمایش زیر را با هم مرور می کنیم: سه ظرف حاوی نمک سه فلز با ظرفیت های شیمیایی متفاوت (ظرف اول نمک یک ظرفیتی، ظرف دوم نمک دو ظرفیتی و ظرف سوم نمک سه ظرفیتی) را در نظر بگیرید که جریان الکتریکی یکسانی را از آن ها می گذرانیم.

می توانید حدس بزنید که نتیجه این آزمایش چه می شود؟

مقدار رسوب های ظرف ها چه رابطه ای با مقدار محلول نمک ها داشت؟

رسوب هر فلز متناسب با جرم اتمی فلز تقسیم بر ظرفیت آن است. یعنی هر اتم مقداری ثابت بار می گیرد و به ازای هر ظرفیت فلز یک بسته بار روی فلز می نشیند یعنی اتم یک ظرفیتی یک بسته، اتم دو ظرفیتی دو بسته و اتم سه ظرفیتی سه بسته بار می تواند حمل نماید و هرگز جزء کسری از بار الکتریکی مانند 1.23 را به خود نمی گیرند. این بسته برای تمام اتم ها یکسان است، یعنی الکتریسیته از بسته ها یا ذرات کوچکی تشکیل شده اند که آن ها را الکترون می گوییم.

بعد از آزمایش الکترولیز در محلول ها نوبت به الکترولیز گازها رسید که در الکترولیز گازها نتایج زیر به دست آمد:

1- ولتاژ معمولی از گازها عبور نمی کند.

2- در ولتاژهای بالا چنانچه فاصله دو الکترود زیاد باشد جریان الکتریسیته عبور نمی کند.

3- در فشار معمولی به ازای هر سانتیمتر فاصله الکترودها به 30000 ولت اختلاف پتانسیل نیازمندیم. 

در جریان این آزمایش ها دانشمندان مجبور به ساختن لوله هایی از جنس شیشه شدند تا بتوانند فشار داخل آن را کاهش داده و به بررسی های مختلف بپردازند. بعد از ساخت این لوله ها دانشمندان به نتایج زیر دست یافتند:

1- در فشار 0.01 اتمسفر اگر ولتاژ 10000 ولت برقرار شود، گاز درون لوله ملتهب شده و به رنگ های گوناگون پرتو افشانی می نماید. به عنوان مثال نئون رنگ قرمز، هوا رنگ صورتی ملایم، بخار سدیم رنگ زرد و بخار جیوه رنگ آبی مایل به سبز را ایجاد می نماید.

 2- در فشار کمتر از 0.0001 اتمسفر و ولتاژ بالای  10000 ولت جداره شیشه ملتهب شده و نور سبز مغز پسته از خود منتشر می نماید.

3- با کم کردن فشار تا 0.000001 اتمسفر روشنایی از بین رفته و نوعی درخشندگی یا تابش مهتابی در دیواره لوله ایجاد می شود که در حضور صفحات فلوئور به طور کامل قابل مشاهده است.

پرتو کاتدی چگونه تشکیل می شود ؟

وقتی بین دو الکترود اختلاف ولتاژ بسیار بزرگی برقرار شود الکترون از سطح کاتد کنده شده و به طور مستقیم به حرکت در می آید، این الکترون ها ضمن حرکت مستقیم خود به اتم های گازی شکل برخورد می کنند و موجب یونیزه شدن آن ها می شوند به عبارت بهتر اتم های گازی پس از این که بمباران الکترونی شدند با از دست دادن الکترون به یون های مثبت گازی تبدیل می شوند این یون های مثبت به طرف الکترود منفی یعنی آند شتاب می گیرند و الکترون های کنده شده از مولکول های گاز نیز به فلز کاتد ضربه زده  و موجب کنده شدن الکترون های بیشتری از سطح  کاتد  می شوند.

 الکترون های کنده شده از مولکول های گاز (که به یون مثبت تبدیل شده اند) و الکترون های گسیل شده از کاتد باعث یونیزه شدن مولکول های بیشتری از گاز شده و موجب ایجاد یون های مثبت بیشتر و بیشتری می شوند و این روند همین طور ادامه می یابد. الکترون هایی که طبق شرح فوق کنده می شوند و به آند می رسند جریان الکتریکی برقرار می شود. اگر این دو الکترود را در یک لامپ قرار دهیم یک لامپ اشعه کاتدی خواهیم داشت.