نتناول في مقال اليوم فرغ تومسون أنبوب الأشعة المهبطية من الهواء بسبب عبر موقع موسوعة كما نسرد شرح أنبوبة الأشعة وتجارب توضح أشعة الكاثود، كل هذا في السطور التالية.
قام تومسون بتفريغ أنبوب الأشعة المهبطية من الهواء حتي يقلل من التصادم الحاصل بين جزيئات الهواء والإلكترونات.
وتعرف أنبوب الأشعة المهبطية علي إنها جهاز ينتج الإلكترونات لتخرج علي هيئة أشعة.
شرح أنبوب أشعة المهبط
نستعرض في تلك الفقرة شرح أنبوب أشعة المهبط، كما نسرد تكوينات الأشعة، كل هذا في السطور التالية:
انبوب اشعة المهبط، هي جهاز ينتج كم هائل من الإلكترونات في شكل شعاع، ويتم استخدامه في أجهزة التتبع والرادار، ولهذا فهو قادر علي التحكم في القطب الموجب والقطب السالب للشحنات الكهربائية.
الأشعة المهبطية، هي أشعة كاثود وتخرج من أنبوب خاص بالتفريغات الكهربائية كما إنها تتأثر بالحرارة وبالمجال المغناطيسي، وإذا كان انخفض ضغط الغاز تتراوح نسبته بين 0.1 إلى .001 مم.
أما فرق الجهد بين أقطاب المصادر الكهربائية تصل إلى حوالي ألف فولت، ولها كتله من خلال الدقائق المادية المكونة داخل أنبوب الأشعة المهبطية.
وتتكون أنبوب الأشعة المهبطية من أنابيب زجاجية لتفريغ الهواء، وكذلك أنود موجب وكاثود سالب إلى جانب مولد لإنتاج أشعة الإلكترونات.
كما إنها تتكون من لفائف حارفة للحصول علي مجالات مغناطيسية بترددات منخفضة، حتي يستطيع الباحث تعديل اتجاهات التجربة، إلى جانب استخدام شاشات من مواد فلورية أو شاشات فسفورية، وذلك ينتج عنه ظهور ضوء يعبر عن حدوث تصادمات بين الإلكترونات.
تجربة طومسون الأشعة المهبطية
تساءل طلاب الشعبة العلمية عن تجربة طومسون في اكتشاف الإلكترونات من خلال الأشعة المهبطية المعرفة باسم أشعة الكاثود، لهذا نتناول في تلك الفقرة خطوات تجربة طومسون بشكل تفصيلي فيما يلي:
قام العالم طومسون في القرن التاسع عشر بتجربة للكشف عن الإلكترونات من خلال الأشعة المهبطية وجعلها تمر من الأقطاب الموجبة إلى الأقطاب السالبة، حتي تبتعد الأشعة عن القطب السالب، وهكذا يستطيع طومسون التعرف علي كتلة الجسيمات من خلال الأشعة التي انحرفت عن مسار المجال المغناطيسي.
وبدأ طومسون بأخذ لوحان من الألواح الكهربية المتضادة في الشحنات، ثم قام بمراقبة مسار الجسيمات.
لاحظ العالم إن الأشعة المهبطية أو أشعة كاثود ابتعدت عن الجزء السالب من اللوح الكهربي واتجهت إلى الجزء الموجب، مما يعني إن أشعة كاثود تحمل شحنات سالبة جعلتها تتجاذب مع القطب المضاد لها.
أضاف طومسون مغناطيس إلى التجربة عن الطرفين، ثم لاحظ ابتعاد الأشعة عن المجال المغناطيسي، وبتكرار التجربة واستبدال المغناطيس بمعادن أخري لاحظ إن الأشعة المهبطية لم تبتعد وظلت في ثابته.
ومن خلال تلك التجربة تمكن العلماء من تصنيع أجهزة التلفاز التي تتكون من أشعة الكاثود التي بها إلكترونات تنعكس علي الشاشات، إلى جانبت تطوير المذياع وأجهزة الرادار.
استخدامات أشعة الكاثود
نستعرض في تلك الفقرة استخدامات أشعة كاثود بشكل تفصيلي، إلى جانب ذكر الأجهزة التي ساهمت في اختراعها وتطويرها، وكل ذلك فيما يلي:
تستخدم أشعة كاثود في التجارب للتوصل إلى عدد الشحنات المركبات، وذلك من خلال وضع الأشعة بشكل عمودي ورسم إشارة الذبذبات داخل الأنبوب.
تستخدم أشعة الكاثود في أجهزة الرادار وكذلك في أجهزة التليفزيون، لإنها تساعد في التحكم بالأقطاب الكهربائية كما إنها تجعل الإلكترونات تسير في خطوط منحرفة إلى أن تصل لشاشة وتنعكس عليها حتي يصدر عنها الضوء المنير.
إلى جانب استخدامها في أجهزة الحاسب الآلي، وذلك للحصول علي مجالات مغناطيسية للسيطرة علي أشعة الإلكترون.
ويتم استخدام أشعة الكاثود في الراديو، حيث تساهم الأشعة في صدور الأصوات بشكل واضح.
تسلك حزمة الالكترونات مساراً مستقيماً دون انحراف عندما يتحقق
بعد أن تناولنا فرغ تومسون أنبوب الأشعة المهبطية من الهواء بسبب في بداية المقال، نسرد في تلك الفقرة إكمال عبارة تسلك حزمة الإلكترونات مساراً مستقيماً دون انحراف عندما يتحقق، وذلك في السطور التالية.
أستطاع العالم تومسون التوصل إلى إن الإلكترونات يمكنها أن تسلك خط مستقيم وقام بإثبات ذلك من خلال تجاربه.
وتوصل في النهاية إلى إن الإلكترونات تسير في خطوط مستقيمة عندما تصل القوة الكهربائية والقوة المغناطيسية لنفس الكتلة وعند تساوي القوتين في الكفاءة.
لقياس نسبة شحنة الإلكترون إلى كتلته استخدم تومسون
يعد العالم تومسون من أهم علماء الفيزياء في القرن التاسع عشر، حيث ساهمت اكتشافاته في تطوير البحث العلمي، واختراع العديد من الأجهزة التي ساعدت البشرية بشكل كبير، لهذا نستعرض في تلك الفقرة لقياس نسبة شحنة الإلكترون إلى كتلته استخدم تومسون لنوضح تلك الجزيئة فيما يلي:
قام العالم الفيزيائي طومسون من خلال عدة تجارب بالتوصل إلى نسبة شحنة الإلكترون إلى الكتلة من خلال قياس عدد شحنات الإلكترونات وملاحظة سير الأشعة داخل الأنبوبة.
وقام بوضع ألواح كهربائية ومغناطيسية، ثم جعلهما في شكل عمودي، وعند ابتعاد الأشعة عن مسارها يتم التعرف علي نسبة الشحنات وحساب كتلتها من خلال تلك الصيغة E/M
حيث قام بقسمة عدد شحنات الإلكترون علي الكتلة الكلية، وبذلك يستطيع تحديد نسبة شحنة الإلكترون والتوصل إلى كتلته الحقيقية.
كيف يعمل انبوب اشعة المهبط على تكوين حزمة الكترونات
نتناول في تلك الفقرة كيف يعمل أنبوب أشعة المهبط علي تكوين حزمة إلكترونات وذلك في السطور التالية.
يتم تكوين حزمة من الإلكترونات عندما تزداد سرعة الإلكترون من خلال فرق الجهد ثم تمر داخل الأنبوبة، وهكذا تظهر حزمة من أشعة الإلكترونات.
إلى جانب هذا فإن للأشعة المهبطة خواض متعددة مثل إنها تتأثر بالمجالات المغناطيسية والكهربائية، وذلك لإنها تتشكل من دقائق مادية ذات شحنات سالبة.
أثبت علماء الفيزياء إن الأشعة المهبطية تدخل في تركيبات المواد وتوصلوا إلى ذلك من خلال تشابه سلوكياتها مع الغاز المستخدم في الأنبوب، إلى جانب إنها تتأثر بدرجات الحرارة.
يُعرف عن أشعة الكاثود أو الأشعة المهبطية إنها تسير في خط مستقيم بداية من المهبط وهو الجزء السالب وصولاً إلى الأنود وهو الجزء الموجب، كما إن لها كتله ولا تتغير حتي إذا تم تغير الغاز بداخلها
أشعة المهبط هي جسيمات تحمل شحنة سالبة
بفضل أشعة المهبط أو أشعة الكاثود تمكن العلماء من اختراع العديد من الأجهزة التكنولوجية وتطوير البعض الآخر، لهذا نتناول سرد أشعة المهبط هي جسيمات تحمل شحنة سالبة في تلك الفقرة فيما يلي:
توصل العالم الفيزيائي طومسون من خلال تجاربه إلى إن أشعة المهبط بها شحنات سالبة مما أدي إلى اكتشاف الإلكترون.
حيث من خلال استخدام أنبوب ووضع مولد كهربي عند الطرفين، لاحظ خروج كم هائل من جزيئات بها شحنات سالبة والتي تعرف باسم الإلكترونات، وعليه أطلق علي طومسون لقب” أبو الإلكترون”.
هكذا عزيزي القارئ نختم مقال فرغ تومسون أنبوب الأشعة المهبطية من الهواء بسبب الذي سردنا فيه تجربة اكتشاف أشعة المهبط، نتمنى أن نكون سردنا الفقرات بوضوح، ونأمل في متابعتكم لباقي مقالاتنا.
