En katodstråle är en elektronstråle i ett vakuumrör som rör sig från den negativt laddade elektroden (katoden) i ena änden till den positivt laddade elektroden (anod) vid den andra, tvärs över Spänning skillnaden mellan elektroderna. De kallas också elektronstrålar.
Så fungerar Cathode Rays
Elektroden i den negativa änden kallas en katod. Elektroden i den positiva änden kallas en anod. Eftersom elektroner avvisas av den negativa laddningen, ses katoden som "källan" för katodstrålen i vakuumkammaren. Elektroner dras till anoden och går i raka linjer över utrymmet mellan de två elektroderna.
Katodstrålar är osynliga men deras effekt är att excitera atomer i glaset mittemot katoden, av anoden. De rör sig med hög hastighet när spänningen appliceras på elektroderna och vissa går förbi anoden för att träffa glaset. Detta gör att atomer i glaset höjs till en högre energinivå, vilket ger en lysrör. Denna fluorescens kan förbättras genom att applicera fluorescerande kemikalier på rörets bakvägg. Ett föremål placerat i röret kommer att kasta en skugga som visar att elektronerna strömmar i en rak linje, en stråle.
Katodstrålar kan avledas av ett elektriskt fält, vilket är bevis på att det består av elektronpartiklar snarare än fotoner. Elektronstrålarna kan också passera genom tunn metallfolie. Katodstrålar uppvisar emellertid också vågliknande egenskaper i kristallgitterexperiment.
En tråd mellan anoden och katoden kan återföra elektronerna till katoden genom att slutföra en elektrisk krets.
Katodstrålerör var basen för radio- och tv-sändningar. Tv-apparater och datorskärmar före debut av plasma-, LCD- och OLED-skärmar var katodstrålerör (CRT).
Cathode Rays historia
Med vakuumpumpens 1650-uppfinning kunde forskarna studera effekterna av olika material i vakuum och snart studerade de elektricitet i vakuum. Det registrerades redan 1705 att i vakuum (eller nära vakuum) kunde elektriska urladdningar färdas på ett större avstånd. Sådana fenomen blev populära som nyheter och till och med ansedda fysiker som Michael Faraday studerade effekterna av dem. Johann Hittorf upptäckte katodstrålar 1869 med hjälp av ett Crookes-rör och noterade skuggor gjutna på den glödande väggen i röret mittemot katoden.
1897 J. J. Thomson upptäckte att massan av partiklarna i katodstrålar var 1800 gånger lättare än väte, det lättaste elementet. Detta var den första upptäckten av subatomära partiklar, som kom att kallas elektroner. Han fick 1906 Nobelpriset i fysik för detta arbete.
I slutet av 1800-talet studerade fysiker Phillip von Lenard katodstrålarna intensivt och hans arbete med dem fick honom Nobelpriset i fysik 1905.
Den mest populära kommersiella tillämpningen av katodstrålteknologi är i form av traditionell TV-apparater och datorskärmar, även om dessa ersätts av nyare skärmar som t.ex. OLED.