WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-10-28T03:07:46Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

[[datoteka:Anode Ray Tube.jpg|mini|desno|250 px|Kanalne zrake prolaze kroz šupljikavu [[katoda|katodu]] i uzrokuju ljubičastu [[svjetlost]] iznad.]]

[[datoteka:Anode ray tube 800X400.jpg|mini|desno|250px|Pojednostavljeni prikaz kanalnih zraka koje su s desne strane šupljikave [[katoda|katode]].]]

[[datoteka:Anode ray tube Schematic.jpg|mini|desno|250px|Pojednostavljeni prikaz kanalnih zraka.]]

[[datoteka:Crookes tube two views.jpg|mini|desno|250px|[[Crookesova cijev]] (2 pogleda): na svjetlu i u tami. [[Elektron]]i putuju ravno s lijeve strane gdje je [[katoda]], na desnu stranu gdje je [[anoda]] ([[žica]] na dnu [[cijev]]i desno). Kao dokaz struje elektrona postavljen je [[Malteški križ]] koji baca sjenu na desnu stranu cijevi.]]

'''Kanalne zrake''' ili '''anodne zrake''' su snop ili struja [[Električni naboj|pozitivno nabijenih]] [[čestica]] koje nastaju u izbojnim [[Elektronska cijev|elektronskim cijevima]] u razrijeđenim [[plin]]ovima pri vrlo niskome [[tlak]]u (manje od 1 [[Pa]]). Kanalne zrake prolaze kroz otvor (kanal) u [[katoda|katodi]] i u prostoru iza nje svojstveno svjetlucaju. Ime im je dao otkrivač, njemački fizičar Eugen Goldstein, koji je s njima obavljao pokuse oko 1886., a njihova svojstva istraživali su još [[William Crookes|W. Crookes]] i [[Philipp Lenard|P. Lenard]], a posebice [[Joseph John Thomson|J. J. Thomson]]. [[Mjerenje]]m omjera njihova [[električni naboj|električnog naboja]] i [[masa|mase]] [[Električno polje|električnim]] i [[magnetsko polje|magnetnim poljima]] utvrđeno je da su kanalne zrake pozitivno nabijeni [[ion]]i [[plin]]a koji se nalaze u izbojnim cijevima. Kanalne zrake imaju danas važnu ulogu u [[mikrotehnika|mikrotehnici]] i [[nanotehnika|nanotehnici]] ubacivanja (implantacije) slojeva pozitivno nabijenih iona, odnosno [[atom]]a u fizici i tehnologiji [[poluvodič]]a i njihovih heterostruktura. <ref> '''kanalne zrake''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=30153] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.</ref>

== Objašnjenje ==
Ako u [[katodna cijev|katodnoj cijevi]] načinimo otvor u [[katoda|katodi]], to će pozitivni [[ion]]im koji nastaju u razrijeđenom [[plin]]u, kod tlaka od 0,000 065 [[Bar (jedinica)|bara]], stvarati iza katode takozvane kanalne ili anodne zrake koje daju crvenkastu svjetlost, a šire se pravocrtno. Dakle, '''kanalne zrake su struja pozitivnih iona'''.

I na kanalne zrake djeluje [[magnetsko polje|magnetsko]] i [[električno polje]], ali ono mora biti vrlo jako. Prema skretanju kanalnih zraka u magnetskom, odnosno električnom polju, možemo zaključiti da je njihov [[električni naboj]] pozitivan jer im je otklon na suprotnu stranu od katodnih zraka. Istraživanjem njihova specifičnog naboja ''e/m'', našlo se da je on manji nego kod katodnih zraka. Razlog je u tome što je [[masa]] [[čestica]] ''m'' u kanalnim zrakama mnogo veća nego kod katodnih zraka. Osim toga je ''e/m'' različit kod raznih plinova. Odatle možemo zaključiti da su kanalne zrake struja [[atom]]a, odnosno atomskim skupinama koje nose pozitivan naboj, to jest one su pozitivni ioni plina koji se nalazi u cijevi. [[Brzina]] kanalnih zraka je 3∙10<sup>5</sup> do 3∙10<sup>7</sup> [[Metar u sekundi|m/s]]. Kanalne, kao i katodne zrake, izazivaju [[ionizacija|ionizaciju]] plinova. <ref> Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.</ref>

== Katodne i kanalne zrake ==
{{glavni|Katodno zračenje}}

Bit negativnog [[elektricitet]]a razjasnilo je prije svega [[pokus]]no ispitivanje katodnih zraka koje je otkrio [[Julius Plücker|J. Plücker]] 1858. Te zrake su se opažale pri [[Električni izboj|elekričnom izbijanju]] u [[cijev]]ima, gdje je [[zrak]] ili [[plin]] bio isisan do vrlo niskog [[tlak]]a. U normalnim prilikama zrak gotovo nikako ne vodi [[električna struja|električnu struju]]. On je [[električni izolator]]. No kad se zrak jako razrijedi, tada se najedanput opaža svjetlucanje između obiju [[elektroda]]. Od katode šire se katodne zrake. Za ispitivanje katodnih zraka stekli su velike zasluge [[Johann Wilhelm Hittorf|J. W. Hittorf]], [[William Crookes|W. Crookes]], Varley te osobito [[Joseph John Thomson|J. J. Thomson]] i [[Philipp Lenard|P. Lenard]]. [[Pokus]]i su otkrili ova bitna svojstva:
* katodne zrake šire se okomito na katodu u pravcima. Stavi li se ispred njih neka zapreka, u njenoj geometrijskoj sjeni ne opažaju se zrake;
* u [[električno polje|električnom polju]] zrake se savijaju kao brze čestice negativnog [[električni naboj|električnog naboja]];
* katodne zrake pokreću sitne listiće, na koje padnu.

Prema svim tim svojstvima fizičari su zaključili da se katodne zrake moraju sastojati od čestica iste mase i istog električnog naboja. Te čestice, kojima je masa morala biti mnogo manja od mase atoma, nazvane su [[elektron]]i.

Danas se katodne zrake ponajčešće proizvode na način [[metal]]nog "[[Isparavanje|isparavanja]]". Polazna je činjenica da užareni metali izbacuju elektrone. U [[vakuum]]skoj cijevi kao katoda služi užarena metalna nit. Nit isparuje elektrone u prostor. Ti elektroni imaju razmjerno male brzine. Između katode i anode ukopča se visoki [[električni napon]], koji elektrone jako ubrzava i na taj način stvara brze elektronske struje. Brzina elektrona određena je električnim naponom između katode i anode. Kad elektron prođe električni napon ''U'', zadobiva energiju ''e∙U''. Ta dobivena energija očituje se u [[kinetička energija|kinetičkoj energiji]] elektrona:

:<math> \frac{m \cdot v^2}{2} = e \cdot U </math>

Savijanje katodnih zraka u električnom i [[magnetsko polje|magnetskom polju]] vrlo se dobro tumačilo predodžbom, da se one sastoje od čestica određene [[masa|mase]] i električnog naboja koje se kreću po poznatom [[Newtonovi zakoni gibanja|Newtonovom zakonu gibanja]]. Međutim, ispitivanja vrlo brzih elektrona ipak pokazuju svojstvena odstupanja od [[Klasična mehanika|Newtonove mehanike]]. Tako se masa elektrona naglo povećava kad se [[brzina]] elektrona ''v'' približava [[brzina svjetlosti|brzini svjetlosti]] ''c''. Masu sporog elektrona ili, bolje rečeno, masu elektrona u mirovanju označit ćemo sa ''m'', a masu elektrona u gibanju sa ''m’''. Prema ispitivanjima dobiva se:

:<math> m' = \frac{m}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} \, </math>

Promjene mase su neznatne, dok je brzina tijela mala prema brzini svjetlosti. Tek kad se brzine približe brzini svjetlosti, opažaju se odstupanja od klasične mehanike.

Neosporno je da elektroni moraju biti sastavni dijelovi [[atom]]a. Budući da su atomi kao cjelina neutralni, to moraju sadržavati i pozitivan [[elektricitet]]. Veza pozitivnog elektriciteta s atomima najjasnije se očitavala u ispitivanju kanalnih zraka što ih je otkrio Eugen Goldstein.

Goldstein je ispitivao katodne zrake u staklenoj cijevi u kojoj je plin bio vrlo razrijeđen. Kako smo prije spomenuli, pri vrlo niskom tlaku šire se od katode katodne zrake. Goldstein je 1886. došao na misao da načini rupu u katodi. U prostoru iza kanala u katodi šire se tada nove zrake. Zrake nose pozitivan električni naboj. Budući da prolaze kroz kanal katode, dobile su naziv kanalne zrake.

Sličnom metodom kao kod elektrona mogla se odrediti masa čestica kanalnih zraka. Mjerenja su pokazala da se mase čestica u kanalnim zrakama podudaraju s masama s masama kemijskih atoma. Kanalne zrake struje su pozitivnih [[ion]]a. Postanak kanalnih zraka možemo lako objasniti. Pri električnom izbijanju nastaje uvijek u razrijeđenom plinu velik broj pozitivnih iona. To su atomi kojima se otkinuo jedan ili dva ili više elektrona. Kako ti atomi nose pozitivan naboj, to ih katoda koja je negativno nabijena jako privuče. Pozitivni ioni pojure prema katodi. No kako postignu velike brzine, projure kroz kanal katode u prostor iza katode. Tu se dalje kreću konstantnom brzinom. Kakvim plinom napunimo staklenu cijev, takve ione imati ćemo u kanalnim zrakama.

Kanalne zrake s najlakšim česticama su [[vodik]]ovi ioni. Vodikovi ioni imaju električni naboj +''e''. Veći naboj ne mogu imati. U tom pogledu kanalne zrake vodika naliče na katodne zrake. Pozitivni vodikovi ioni dobili su ime [[proton]]i. <ref> [[Ivan Supek]]: "Nova fizika", Školska knjiga Zagreb, 1966.</ref>

== Izvori ==
{{izvori}}

[[Kategorija:Elektromagnetizam]]
[[Kategorija:Spektroskopija]]

Kanalne zrake - Povijest promjena

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica