KATODOVÉ ZÁŘENÍ
Pokusy Katodová trubice -„Kříž“ a Katodová trubice - „Mlýnek“ ukazují vlastnosti katodového záření.
Katodové záření je tok elektronů emitovaných z katody ve vyčerpané výbojové trubici.
Při značném snížení tlaku ve výbojové trubici (skleněná trubice, z které byl odčerpán vzduch) –
na méně než 2 Pa a dostatečně vysokém napětí na elektrodách (104 V) nepozorujeme uvnitř trubice žádné světlo (jako tomu bylo ve video ukázce „Výboj při různém tlaku“), ale výrazné nazelenalé světélkování skla trubice v místech proti katodě. To je způsobeno dopadem rychlých elektronů, které se při těchto podmínkách uvolňují přímo z kovu katody. Jev nazýváme emise elektronů (z lat. emitto – vysílám). Volné elektrony jsou urychlovány elektrickým polem a tvoří tzv. katodové záření.
Dopad rychlých elektronů (katodového záření) na stěnu trubice proti katodě svědčí o tom, že střední volná dráha elektronů ve výbojce je již srovnatelná s její délkou.
Pomůcky: katodová trubice s kovovým křížem, katodová trubice s kolečkem (mlýnkem), zdroj vysokého napětí (Ruhmkorffův transformátor a akumulátor), spojovací vodiče, magnet
1. část
Katodovou trubici s křížem připojíme ke zdroji vysokého napětí.
Na stěně trubice pozorujeme zelenavou fluorescenci skla. Když je kříž ve svislé poloze, na stěně trubice vidíme ostrý stín kříže. V dalších video ukázkách demonstrátor přibližuje k trubici magnet z různých stran. Vidíme, že stín kříže se vychyluje.
Umístíme-li proudu elektronů do cesty kovový kříž, vznikne na stěně trubice stín kříže, katodové záření se šíří přímočaře.
Ukázka také svědčí o tom, že katodové záření se vychyluje v magnetickém poli.
2. část
Ke zdroji vysokého napětí připojíme katodovou trubici s mlýnkem, který se může lehce otáčet na skleněných kolejničkách. Mlýnek se působením katodového záření roztočí doprava nebo doleva podle polarity připojeného napětí (všimněte si, že ve video ukázkách jsou zaměněny přívodní dráty).
Energie katodového záření (kinetická energie letících elektronů) se při interakci záření s látkami mění na jiné formy, např. v 1. části pokusu na světelnou energii (má fluorescenční účinky), v 2. části pokusu na mechanickou energii (elektrony uvedou do pohybu lehký předmět – mlýnek).
Poznámka:
Fluorescence je vlastnost některých látek po ozáření vyzařovat všemi směry buď záření shodné nebo záření delší vlnové délky. Říkáme, že dopadající záření má fluorescenční účinky, pokud vybudí vyzařování látky.
Poznámka 2:
U Ruhmkorffova transformátoru lze mluvit o polaritě sekundárního napětí, protože napětí indukované v sekundárním vinutí je výrazně větší při vypnutí než při zapnutí primárního proudu, tj. napětí mezi elektrodami jiskřiště transformátoru je asymetrické.