Lernziele
- Beschreibe, wie die Crooke-Röhre funktionierte.
- Beschreibe Experimente, die zeigten, dass Kathodenstrahlen Masse haben.
Was glaubst du, wie alt dieser Fernseher ist?
Der oben abgebildete Fernseher ist heutzutage immer seltener zu finden. Der Hauptgrund dafür ist, dass sie älter sind und auf veralteter Technologie basieren. Die neuen Fernsehgeräte sind Flachbildschirme, die weniger Platz benötigen und eine bessere Bildqualität bieten, vor allem mit dem Aufkommen des hochauflösenden Rundfunks.
Die Technologie, die in den älteren Fernsehgeräten verwendet wurde, war die Kathodenstrahlröhre. Ein Elektronenstrahl wurde auf eine Bildröhre gesprüht, die so behandelt wurde, dass sie mit den Elektronen reagierte, um ein Bild zu erzeugen. Ähnliche CRT-Geräte wurden in Computermonitoren verwendet, die inzwischen durch Flachbildschirme ersetzt wurden.
Entdeckung des Elektrons
Die erste Entdeckung eines subatomaren Teilchens war das Ergebnis von Experimenten über die Art der Beziehung zwischen Elektrizität und Materie.
Kathodenstrahlen
Der erste Prototyp einer Kathodenstrahlröhre wurde von Heinrich Geissler, einem deutschen Glasbläser und Physiker, entwickelt. Er verwendete eine Quecksilberpumpe, um in einer Röhre ein Vakuum zu erzeugen. Geissler erforschte eine Reihe von Techniken, um die Luft aus der Röhre zu entfernen und Undichtigkeiten zu vermeiden, sowie Wege, um gute Verbindungen der Drähte in den Röhren zu erhalten.
Im Jahr 1878 zeigte Sir William Crookes, ein britischer Wissenschaftler, die ersten Kathodenstrahlen unter Verwendung einer Modifikation der Geissler-Apparatur. Sein Hauptbeitrag zur Konstruktion der Röhre bestand darin, dass er Möglichkeiten entwickelte, die Luft fast vollständig aus der Röhre zu entfernen. Crookes führte auch viele Experimente mit zuverlässigeren Geräten durch, um frühere Erkenntnisse über die Eigenschaften von Kathodenstrahlen zu bestätigen. Er entdeckte zwei Dinge, die die Hypothese stützten, dass der Kathodenstrahl aus einem Strom von Teilchen besteht:
- Wenn ein Gegenstand zwischen der Kathode und dem gegenüberliegenden Ende der Röhre platziert wurde, warf er einen Schatten auf das Glas. Der durch den Gegenstand verursachte Schatten zeigt an, dass die Teilchen auf ihrem Weg von der Kathode zur Anode behindert wurden.
- Eine Kathodenstrahlröhre wurde mit einer kleinen Metallschiene zwischen den beiden Elektroden konstruiert. An dieser Schiene war ein Schaufelrad befestigt, das sich entlang der Schiene drehen konnte. Wenn die Kathodenstrahlröhre in Betrieb genommen wurde, drehte sich das Rad von der Kathode zur Anode. Man beachte, dass die Kathode und die Anode so angeordnet sind, dass die Strahlen auf die Oberseite des Schaufelrads treffen. Crookes schloss daraus, dass der Kathodenstrahl aus Teilchen bestand, die eine Masse haben mussten.
Abbildung 1. Die Kathodenstrahlröhre wurde erstmals von Sir William Crookes erfunden.
Weitere Forschung mit der Crookes-Röhre
Crookes‘ Arbeit öffnete die Tür zu einer Reihe wichtiger Entdeckungen. Andere Wissenschaftler konnten nachweisen, dass der „Kathodenstrahl“ in Wirklichkeit ein Strom von Elektronen war. 1897 entwickelte Karl Ferdinand Braun das erste Oszilloskop, bei dem eine Kathodenstrahlröhre verwendet wurde, um einen elektrischen Impuls beim Durchlaufen des Geräts zu beobachten. Die Erfindung des Fernsehens wäre ohne die Kathodenstrahlröhre nicht möglich gewesen. Die Arbeit mit einem modifizierten System führte 1895 zur Entdeckung der Röntgenstrahlen durch den deutschen Physiker Wilhelm Roentgen. This simple device has led to major advances in science and technology.
Summary
- The cathode ray tube was first invented by Sir William Crookes.
- Experiments showed that the rays had mass.
Practice
Use the link below to answer the following questions:
http://www.madehow.com/inventorbios/92/William-Crookes.html
- What did Crookes start to study in college?
- Who changed his mind and what did he then focus on?
- What element did Crookes discover?
- What did Crookes think was happening in the tube?
Review
- Who developed the first cathode ray tube?
- What improvement did Crookes make to the cathode ray tube?
- How did Crookes show there were particles being emitted?
- What did Karl Ferdinand Braun invent?
- What did Wilhelm Roentgen invent?
Glossary
- Crookes: In 1878, Sir William Crookes, a British scientist, displayed the first cathode rays using a modification of the Geissler apparatus. His major contribution to construction of the tube was to develop ways to evacuate almost all the air from the tube.
- cathode ray: A stream of electrons.
- electron: A subatomic particle with a negative charge.