Un rayo catódico es un haz de electrones en un tubo de vacío que viaja desde el electrodo con carga negativa (cátodo) en un extremo hasta el electrodo con carga positiva (ánodo) en el otro, a través de un voltaje diferencia entre los electrodos. También se llaman haces de electrones.
Cómo funcionan los rayos catódicos
El electrodo en el extremo negativo se llama cátodo. El electrodo en el extremo positivo se llama ánodo. Como los electrones son repelidos por la carga negativa, el cátodo se ve como la "fuente" del rayo catódico en la cámara de vacío. Los electrones son atraídos hacia el ánodo y viajan en línea recta a través del espacio entre los dos electrodos.
Los rayos catódicos son invisibles pero su efecto es excitar átomos en el vidrio opuesto al cátodo, por el ánodo. Viajan a alta velocidad cuando se aplica voltaje a los electrodos y algunos evitan el ánodo para golpear el vidrio. Esto hace que los átomos en el vidrio se eleven a un nivel de energía más alto, produciendo un brillo fluorescente. Esta fluorescencia se puede mejorar aplicando productos químicos fluorescentes a la pared posterior del tubo. Un objeto colocado en el tubo proyectará una sombra, mostrando que los electrones fluyen en línea recta, un rayo.
Los rayos catódicos pueden ser desviados por un campo eléctrico, lo que evidencia que está compuesto de partículas de electrones en lugar de fotones. Los rayos de electrones también pueden pasar a través de una delgada lámina de metal. Sin embargo, los rayos catódicos también exhiben características ondulatorias en experimentos de redes cristalinas.
Un cable entre el ánodo y el cátodo puede devolver los electrones al cátodo, completando un circuito eléctrico.
Los tubos de rayos catódicos fueron la base para la transmisión de radio y televisión. Los televisores y monitores de computadora antes del debut de las pantallas de plasma, LCD y OLED eran tubos de rayos catódicos (CRT).
Historia de los rayos catódicos
Con la invención de la bomba de vacío en 1650, los científicos pudieron estudiar los efectos de diferentes materiales en las aspiradoras, y pronto estaban estudiando electricidad en un aspirador. Ya en 1705 se registró que en las aspiradoras (o cerca de las aspiradoras) las descargas eléctricas podían recorrer una distancia mayor. Tales fenómenos se hicieron populares como novedades, e incluso físicos acreditados como Michael Faraday estudió los efectos de ellos. Johann Hittorf descubrió los rayos catódicos en 1869 usando un tubo de Crookes y observando sombras proyectadas en la pared brillante del tubo opuesto al cátodo.
En 1897 J. J. Thomson descubrió que la masa de las partículas en los rayos catódicos era 1800 veces más ligera que el hidrógeno, el elemento más ligero. Este fue el primer descubrimiento de partículas subatómicas, que se denominaron electrones. Recibió el 1906 premio Nobel en Física para este trabajo.
A finales de 1800, el físico Phillip von Lenard estudió los rayos catódicos con atención y su trabajo con ellos le valió el Premio Nobel de Física de 1905.
La aplicación comercial más popular de la tecnología de rayos catódicos es la forma tradicional televisores y monitores de computadora, aunque estos están siendo reemplazados por pantallas más nuevas como OLED