Kathodenstrahl-Geschichte

Ein Kathodenstrahl ist ein Elektronenstrahl in einer Vakuumröhre, der sich von der negativ geladenen Elektrode (Kathode) an einem Ende zur positiv geladenen Elektrode (Anode) am anderen Ende über eine Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden bewegt. Sie werden auch Elektronenstrahlen genannt.

Wie Kathodenstrahlen funktionieren

Die Elektrode am negativen Ende wird als Kathode bezeichnet. Die Elektrode am positiven Ende wird Anode genannt. Da Elektronen durch die negative Ladung abgestoßen werden, wird die Kathode als "Quelle" des Kathodenstrahls in der Vakuumkammer angesehen. Elektronen werden von der Anode angezogen und bewegen sich in geraden Linien durch den Raum zwischen den beiden Elektroden.

Kathodenstrahlen sind unsichtbar, aber ihre Wirkung besteht darin, Atome im Glas gegenüber der Kathode durch die Anode anzuregen. Sie bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit, wenn Spannung an die Elektroden angelegt wird und einige die Anode umgehen, um auf das Glas zu treffen. Dies führt dazu, dass Atome im Glas auf ein höheres Energieniveau gebracht werden, wodurch ein fluoreszierendes Leuchten erzeugt wird. Diese Fluoreszenz kann durch Aufbringen fluoreszierender Chemikalien auf die Rückwand des Röhrchens verstärkt werden. Ein Objekt in der Röhre wirft einen Schatten, der zeigt, dass die Elektronen in einer geraden Linie, einem Strahl, strömen.

Kathodenstrahlen können durch ein elektrisches Feld abgelenkt werden, was darauf hindeutet, dass es sich eher um Elektronenteilchen als um Photonen handelt. Die Elektronenstrahlen können auch durch dünne Metallfolien gelangen. In Kristallgitterexperimenten zeigen Kathodenstrahlen jedoch auch wellenartige Eigenschaften.

Ein Draht zwischen der Anode und der Kathode kann die Elektronen zur Kathode zurückführen und so einen Stromkreis vervollständigen.

Kathodenstrahlröhren waren die Grundlage für Rundfunk und Fernsehen. Fernsehgeräte und Computermonitore waren vor der Premiere von Plasma-, LCD- und OLED-Bildschirmen Kathodenstrahlröhren (CRTs)..

Geschichte der Kathodenstrahlen

Mit der Erfindung der Vakuumpumpe im Jahr 1650 konnten die Wissenschaftler die Auswirkungen verschiedener Materialien auf das Vakuum untersuchen, und schon bald untersuchten sie die Elektrizität im Vakuum. Es wurde bereits 1705 aufgezeichnet, dass elektrische Entladungen im Vakuum (oder in der Nähe von Vakuum) eine größere Entfernung zurücklegen können. Solche Phänomene wurden als Neuheiten populär, und selbst angesehene Physiker wie Michael Faraday untersuchten die Auswirkungen dieser Phänomene. Johann Hittorf entdeckte 1869 Kathodenstrahlen mit einer Crookes-Röhre und bemerkte Schatten auf der glühenden Wand der Röhre gegenüber der Kathode.

Im Jahr 1897 entdeckte J. J. Thomson, dass die Masse der Teilchen in Kathodenstrahlen 1800-mal leichter war als Wasserstoff, das leichteste Element. Dies war die erste Entdeckung subatomarer Teilchen, die als Elektronen bezeichnet wurden. Für diese Arbeit erhielt er 1906 den Nobelpreis für Physik.

In den späten 1800er Jahren studierte der Physiker Phillip von Lenard intensiv die Kathodenstrahlen, und seine Arbeit mit ihnen brachte ihm 1905 den Nobelpreis für Physik ein.

Die beliebteste kommerzielle Anwendung der Kathodenstrahltechnologie sind herkömmliche Fernsehgeräte und Computermonitore, die jedoch durch neuere Displays wie OLED ersetzt werden.