Các tia anốt hoặc tia kênh , còn gọi là tích cực, là tia dương dầm hình thành bởi các cation nguyên tử hoặc phân tử (ion tích điện dương) mà chủ yếu hướng tới các điện cực âm trong một ống Crookes.
Tia anốt bắt nguồn khi các electron đi từ catốt về phía anốt, va chạm với các nguyên tử của chất khí được bao bọc trong ống Crookes.
Khi các hạt cùng dấu đẩy nhau, các electron đi về phía cực dương sẽ xé bỏ các electron có trong lớp vỏ của nguyên tử khí.
Do đó, các nguyên tử vẫn mang điện tích dương - nghĩa là chúng đã được biến đổi thành các ion dương (cation) - bị hút vào cực âm (tích điện âm).
Khám phá
Chính nhà vật lý người Đức Eugen Goldstein đã phát hiện ra chúng, quan sát chúng lần đầu tiên vào năm 1886.
Sau đó, công trình nghiên cứu về tia anốt của các nhà khoa học Wilhelm Wien và Joseph John Thomson đã đưa ra giả thiết về sự phát triển của khối phổ.
Tính chất
Các tính chất chính của tia anốt là:
- Chúng mang điện tích dương, giá trị của điện tích là bội số nguyên của điện tích electron (1,6 ∙ 10 -19 C).
- Chúng chuyển động thẳng đều trong điều kiện không có điện trường và từ trường.
- Chúng bị lệch khi có điện trường và từ trường, chuyển động về vùng âm.
- Các lớp kim loại mỏng có thể xuyên qua.
- Chúng có thể ion hóa các chất khí.
- Cả khối lượng và điện tích của các hạt tạo nên tia anốt đều khác nhau tùy thuộc vào chất khí chứa trong ống. Thông thường khối lượng của chúng giống với khối lượng của các nguyên tử hoặc phân tử mà chúng được tạo ra.
- Chúng có thể gây ra những thay đổi vật lý và hóa học.
Một ít lịch sử
Trước khi phát hiện ra tia cực dương, việc phát hiện ra tia cực âm đã diễn ra trong suốt các năm 1858 và 1859. Việc phát hiện ra là do Julius Plücker, một nhà toán học và vật lý học người Đức.
Sau đó, chính nhà vật lý người Anh Joseph John Thomson đã đi sâu nghiên cứu về hành vi, đặc điểm và tác dụng của tia âm cực.
Về phần mình, Eugen Goldstein - người trước đó đã thực hiện các cuộc điều tra khác với tia cực âm - là người đã phát hiện ra tia cực dương. Khám phá diễn ra vào năm 1886 và ông đã thành công khi nhận ra rằng các ống phóng điện với cực âm đục lỗ cũng phát ra ánh sáng ở cuối cực âm.
Bằng cách này, ông đã phát hiện ra rằng, ngoài tia âm cực còn có các tia khác: tia cực dương; chúng đang di chuyển theo hướng ngược lại. Vì những tia này đi qua các lỗ hoặc kênh trong catốt, ông quyết định gọi chúng là tia kênh.
Tuy nhiên, không phải ông mà là Wilhelm Wien, người sau này đã nghiên cứu sâu rộng về tia cực dương. Wien, cùng với Joseph John Thomson, cuối cùng đã thiết lập cơ sở cho phép đo khối phổ.
Khám phá ra tia cực dương của Eugen Goldstein đã tạo thành một trụ cột cơ bản cho sự phát triển sau này của vật lý đương đại.
Nhờ sự phát hiện ra tia cực dương, lần đầu tiên xuất hiện các đám nguyên tử chuyển động nhanh và có trật tự, ứng dụng của chúng rất hữu ích cho các ngành khác nhau của vật lý nguyên tử.
Ống tia anốt
Khi phát hiện ra tia cực dương, Goldstein đã sử dụng một ống phóng điện có đục lỗ cực âm. Quá trình chi tiết mà các tia anốt được hình thành trong một ống phóng khí như sau.
Bằng cách đặt một hiệu điện thế lớn vài nghìn vôn vào ống, điện trường được tạo ra sẽ tăng tốc một số lượng nhỏ các ion luôn có trong chất khí và được tạo ra bởi các quá trình tự nhiên như phóng xạ.
Các ion được gia tốc này va chạm với các nguyên tử khí, tách các electron khỏi chúng và tạo ra nhiều ion dương hơn. Các ion và electron này lại tấn công nhiều nguyên tử hơn, tạo ra nhiều ion dương hơn trong phản ứng dây chuyền.
Các ion dương bị hút vào cực âm và một số đi qua các lỗ trên cực âm. Khi đến cực âm, chúng đã tăng tốc đủ nhanh để khi va chạm với các nguyên tử và phân tử khác trong chất khí, chúng kích thích các loài lên mức năng lượng cao hơn.
Khi những loài này trở lại mức năng lượng ban đầu, các nguyên tử và phân tử giải phóng năng lượng mà chúng đã thu được trước đó; năng lượng được phát ra dưới dạng ánh sáng.
Quá trình tạo ra ánh sáng này, được gọi là huỳnh quang, gây ra sự phát sáng xuất hiện trong vùng mà các ion xuất hiện từ catốt.
Proton
Mặc dù Goldstein đã thu được proton bằng các thí nghiệm của mình với tia anốt, nhưng sự thật là ông không phải là người có công trong việc phát hiện ra proton, vì ông không thể xác định nó một cách chính xác.
Proton là hạt nhẹ nhất trong số các hạt dương sinh ra trong ống tia cực dương. Proton được tạo ra khi ống được nạp khí hydro. Bằng cách này, khi hydro ion hóa và mất điện tử, sẽ thu được các proton.
Prôtôn có khối lượng 1,67-10 -24 g, gần giống khối lượng của nguyên tử hiđrô, cùng điện tích nhưng ngược dấu với êlectron; nghĩa là 1,6 ∙ 10 -19 C.
Khối phổ
Khối phổ, được phát triển từ việc phát hiện ra tia anốt, là một quy trình phân tích cho phép nghiên cứu thành phần hóa học của các phân tử của một chất dựa trên khối lượng của chúng.
Nó cho phép cả hai để nhận ra các hợp chất chưa biết, đếm các hợp chất đã biết, cũng như biết các đặc tính và cấu trúc của các phân tử của một chất.
Về phần mình, khối phổ kế là một thiết bị mà cấu trúc của các hợp chất hóa học và đồng vị khác nhau có thể được phân tích một cách rất chính xác.
Khối phổ kế cho phép tách các hạt nhân nguyên tử dựa trên mối quan hệ giữa khối lượng và điện tích.
Người giới thiệu
-
- Tia anốt (nd). Trên Wikipedia. Truy cập ngày 19 tháng 4 năm 2018, từ es.wikipedia.org.
- Tia cực dương (nd). Trên Wikipedia. Truy cập ngày 19 tháng 4 năm 2018, từ en.wikipedia.org.
- Khối phổ kế (nd). Trên Wikipedia. Truy cập ngày 19 tháng 4 năm 2018, từ es.wikipedia.org.
- Grayson, Michael A. (2002). Đo khối lượng: từ tia dương đến prôtôn. Philadelphia: Nhà xuất bản Di sản Hóa học
- Grayson, Michael A. (2002). Đo khối lượng: từ tia dương đến prôtôn. Philadelphia: Nhà xuất bản Di sản Hóa học.
- Thomson, JJ (1921). Tia điện dương và ứng dụng của chúng trong phân tích hóa học (1921)
- Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Vật lý và hóa học . núi Everest