فرغ تومسون أنبوب الأشعة المهبطية من الهواء بسبب
فرغ تومسون أنبوب الأشعة المهبطية من الهواء بسبب
نتناول في المقالة اليوم تفاصيل أنبوبة الأشعة السينية ودورها في تصفية الهواء عبر موقع الموسوعة، ونستعرض شرح أنبوبة الأشعة وتجارب توضح أشعة الكاثود، كل ذلك في الجمل التالية.
- أخرج تومسون الهواء من أنبوب الأشعة المهبطية لتقليل التصادم بين جزيئات الهواء والإلكترونات.
- وتعرف أنبوب الأشعة المهبطية بأنه جهاز ينتج الإلكترونات لتخرج على هيئة أشعة.
شرح أنبوب أشعة المهبط
نستعرض في هذه الفقرة شرح أنبوب الأشعة المنحدرة، ونذكر تكوينات الأشعة، كل ذلك في الجمل التالية:
- أنبوب الأشعة المهبطة هو جهاز ينتج شعاعا ضخما من الإلكترونات، ويستخدم في أجهزة التتبع والرادار، وبالتالي يمكنه التحكم في الشحنات الكهربائية الإيجابية والسالبة.
- الأشعة المهبطية هي أشعة كاثودية تخرج من أنبوب خاص بالتفريغات الكهربائية. تتأثر بالحرارة والمجال المغناطيسي، وإذا انخفض ضغط الغاز، فإن نسبتها تتراوح بين 0.1 إلى .001 مم.
- فرق الجهد بين أقطاب المصادر الكهربائية يصل إلى حوالي ألف فولت، ويتم ذلك من خلال التغيرات المادية الدقيقة داخل أنبوب الأشعة المهبطية.
- تتكون أنبوب الأشعة المهبطية من أنابيب زجاجية لتفريغ الهواء، وأيضا من أنود موجب وكاثود سالب، إلى جانب مولد لإنتاج أشعة الإلكترونات.
- بناء على طريقة تكونها، فإنها تتألف من لفائف حارفة لتوليد مجالات مغناطيسية بترددات منخفضة. يمكن للباحث تغيير اتجاهات التجربة، ويمكن استخدام شاشات فلورية أو فسفورية لإنتاج ضوء يدل على تصادم الإلكترونات.
تجربة طومسون الأشعة المهبطية
سأل طلاب الشعبة العلمية عن تجربة طومسون في اكتشاف الإلكترونات من خلال الأشعة المهبطية المعروفة بأشعة الكاثود، لذلك سنناقش في هذه الفقرة خطوات تجربة طومسون بتفصيل
- في القرن التاسع عشر، قام العالم طومسون بتجربة لاكتشاف الإلكترونات من خلال الأشعة المهبطية، حيث تنتقل هذه الأشعة من الأقطاب الموجبة إلى الأقطاب السالبة، وبذلك يستطيع طومسون معرفة كتلة الجسيمات من خلال الأشعة التي تنحرف عن مسار المجال المغناطيسي.
- وبدأ طومسون بأخذ لوحين من الألواح الكهربائية المتضادة في الشحنات، ثم قام بمراقبة مسار الجسيمات.
- لاحظ العلماء أن الأشعة الكاثودية انحرفت عن الجزء السالب من اللوح الكهربائي وتوجهت نحو الجزء الموجب، مما يشير إلى أن الأشعة الكاثودية تحمل شحنات سالبة تتجاذب مع القطب المعاكس لها.
- أضاف طومسون مغناطيس في التجربة بين الجانبين، ثم لاحظ ابتعاد الأشعة عن الحقل المغناطيسي. وبتكرار التجربة واستبدال المغناطيس بمعادن أخرى، لاحظ أن الأشعة الهابطة لم تبتعد وظلت ثابتة.
- ومن خلال هذه التجربة، استطاع العلماء تصنيع أجهزة التلفاز التي تستخدم أشعة الكاثود وتعكس الإلكترونات على الشاشات، بالإضافة إلى تطوير أجهزة الراديو وأجهزة الرادار.
استخدامات أشعة الكاثود
في هذه الفقرة، سنستعرض استخدامات أشعة الكاثود بشكل مفصل، بالإضافة إلى ذكر الأجهزة التي ساهمت في اختراعها وتطويرها، وكل ذلك سيتم ذكره فيما يلي:
- تستخدم أشعة الكاثود في التجارب لتحديد عدد الشحنات في المركبات، وذلك من خلال وضع الأشعة عموديا ورسم إشارة الذبذبات داخل الأنبوب.
- تستخدم أشعة الكاثود في أجهزة الرادار وأيضا في أجهزة التلفزيون، حيث تساعد في التحكم بالشحنات الكهربائية وتجعل الإلكترونات تسلك مسارا منحنيا حتى تصل إلى الشاشة وتنعكس عليها لتصدر الضوء المنير.
- بالإضافة إلى استخدامها في أجهزة الحاسوب ، تستخدم للحصول على مجالات مغناطيسية للسيطرة على أشعة الإلكترون.
- تستخدم أشعة الكاثود في الراديو حيث تساهم في إصدار الأصوات بشكل واضح.
تسلك حزمة الالكترونات مساراً مستقيماً دون انحراف عندما يتحقق
بعد أن أخذنا في الاعتبار أن تومسون أخذ أنبوب الأشعة المهبطية من الهواء في بداية المقال، نستكمل في هذه الفقرة بيان أن حزمة الإلكترونات تسلك مسارا مستقيما بدون انحراف عندما يتحقق ذلك، وذلك في الجمل التالية.
- اكتشف العالم تومسون أن الإلكترونات يمكنها السير في خط مستقيم وثبت ذلك من خلال تجاربه.
- وتوصل في النهاية إلى أن 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 واحدا من أبرز العلماء في مجال الفيزياء في القرن التاسع عشر. ساهمت اكتشافاته في تطور البحث العلمي واختراع العديد من الأجهزة التي ساهمت بشكل كبير في الإنسانية. في هذا الفقرة، سنستعرض كيف استخدم تومسون قياس نسبة شحنة الإلكترون إلى كتلته لشرح تلك الجزيئة
- قام العالم الفيزيائي طومسون بإجراء عدة تجارب للوصول إلى نسبة شحنة الإلكترون إلى الكتلة من خلال قياس عدد الشحنات الإلكترونية وملاحظة حركة الأشعة داخل الأنبوب.
- وقام بوضع لوحتين كهربائيتين ومغناطيسيتين، ثم قام بترتيبهما عموديا، وعند انحراف الأشعة عن مسارها يتم التعرف على نسبة الشحنات وحساب كتلتها من خلال هذه الصيغة E/M
- تم قسمة عدد الإلكترونات على الكتلة الكلية، وبذلك يمكن تحديد نسبة شحنة الإلكترون ومعرفة كتلته الحقيقية.
كيف يعمل انبوب اشعة المهبط على تكوين حزمة الكترونات
سنناقش في هذا الفقرة كيف يعمل أنبوب أشعة المهبط على تكوين حزمة إلكترونات، وذلك في السطور التالية.
- يتم تكوين حزمة من الإلكترونات عندما تزيد سرعة الإلكترون من خلال فرق الجهد، ثم تمر هذه الحزمة داخل الأنبوبة، وبالتالي تظهر حزمة من أشعة الإلكترونات.
- بالإضافة إلى ذلك، للأشعة المهبطة خواص متعددة مثل التأثر بالمجالات المغناطيسية والكهربائية، وذلك بسبب تكوينها من جسيمات مادية صغيرة تحمل شحنات سالبة.
- ثبت لعلماء الفيزياء أن الأشعة المهبطية تدخل في تركيب المواد، وتوصلوا إلى ذلك من خلال تشابه سلوكها مع الغاز المستخدم في الأنابيب، بالإضافة إلى تأثرها بدرجات الحرارة.
- تعرف أشعة الكاثود أو الأشعة المهبطية بأنها تسلك مسارا مستقيما من المهبط السالب إلى الأنود الموجب، ولها كتلة لا تتغير حتى عند تغيير الغاز الذي يمر بها
أشعة المهبط هي جسيمات تحمل شحنة سالبة
بفضل أشعة المهبط أو أشعة الكاثود، تمكن العلماء من اختراع العديد من الأجهزة التكنولوجية وتطوير بعضها الآخر، ولهذا نستعرض فيما يلي تفصيلا عن أشعة المهبط وهي جسيمات تحمل شحنة سالبة
- اكتشف العالم الفيزيائي طومسون من خلال تجاربه أن أشعة المهبط بها شحنات سالبة مما أدى إلى اكتشاف الإلكترون.
- من خلال استخدام أنبوب ووضع مولد كهربي عند الطرفين، لاحظنا خروج كم هائل من جزيئات بها شحنات سالبة وتعرف باسم الإلكترونات، ولذلك أطلقنا على طومسون لقب “أبو الإلكترون”.
هكذا نختم مقال فرغ تومسون عن أنبوب الأشعة المهبطية من الهواء بسبب التجربة التي سردناها فيها لاكتشاف أشعة المهبط، ونأمل أن تكون الفقرات واضحة، ونأمل في متابعتكم لباقي مقالاتنا.
بحث عن فوائد وأضرار الأشعة السينية
المراجع