Jak powstają promienie katodowe?

Promienie katodowe powstają, gdy pomiędzy katodą a anodą w lampie próżniowej przykładane jest wysokie napięcie. Katoda jest elektrodą naładowaną ujemnie, a anoda jest elektrodą naładowaną dodatnio. Po przyłożeniu napięcia elektrony są emitowane z katody i przemieszczają się w kierunku anody. Elektrony te nazywane są promieniami katodowymi.

Wytwarzanie promieni katodowych można wytłumaczyć efektem fotoelektrycznym. Kiedy światło pada na metalową powierzchnię, może spowodować emisję elektronów z powierzchni. Dzieje się tak, ponieważ energia kwantów świetlnych (fotonów) jest przekazywana elektronom, dając im energię wystarczającą do pokonania siły przyciągania atomów metalu i ucieczki z powierzchni.

W lampie elektronopromieniowej katoda jest podgrzewana do wysokiej temperatury. Powoduje to emisję elektronów z powierzchni katody w drodze emisji termoelektrycznej. Emisja termojonowa to emisja elektronów z gorącej powierzchni. Elektrony emitowane z katody są następnie przyspieszane w kierunku anody przez wysokie napięcie przyłożone pomiędzy elektrodami.

Promienie katodowe można skupić w wiązkę za pomocą pola magnetycznego. Pole magnetyczne powoduje, że elektrony w promieniach katodowych poruszają się po torze kołowym. Promień okręgu zależy od siły pola magnetycznego i prędkości elektronów. Dostosowując siłę pola magnetycznego, promienie katodowe można skupić w jednym punkcie.

Promienie katodowe są wykorzystywane w różnych zastosowaniach, w tym w telewizorach, mikroskopach elektronowych i urządzeniach rentgenowskich. W telewizorach promienie katodowe służą do tworzenia obrazu na ekranie. W mikroskopach elektronowych promienie katodowe służą do powiększania obiektów. W aparatach rentgenowskich promienie katodowe służą do wytwarzania promieni rentgenowskich.