Learning Objectives
- Beschrijf hoe de buis van Crooke functioneerde.
- Beschrijf experimenten die aantoonden dat kathodestralen massa hebben.
Hoe oud denk je dat deze tv is?
Het tv-toestel dat je hierboven ziet, is tegenwoordig steeds moeilijker te vinden. De belangrijkste reden is dat ze ouder zijn en gebaseerd op verouderde technologie. De nieuwe TV-toestellen zijn platte schermtechnologie die minder plaats innemen en een betere beeldkwaliteit geven, vooral met de komst van high-definition uitzendingen.
De technologie die in de oudere TV-toestellen werd gebruikt, maakte gebruik van kathodestraalbuizen. Een bundel elektronen werd op een beeldbuis gespoten, die werd behandeld om met de elektronen te reageren en een beeld te produceren. Soortgelijke CRT-apparaten werden gebruikt in computermonitoren, die nu ook zijn vervangen door flatscreenmonitoren.
Ontdekking van het Elektron
De eerste ontdekking van een subatomair deeltje was het resultaat van experimenten naar de aard van de relatie tussen elektriciteit en materie.
Kathodestralen
Het eerste prototype van de kathodestraalbuis werd ontwikkeld door Heinrich Geissler, een Duitse glasblazer en natuurkundige. Hij gebruikte een kwikpomp om een vacuüm in een buis te creëren. Geissler onderzocht een aantal technieken om lucht uit de buis te verwijderen en lekken te voorkomen, alsmede manieren om goede verbindingen van de draden in de buizen te krijgen.
In 1878 toonde Sir William Crookes, een Britse wetenschapper, de eerste kathodestralen met behulp van een modificatie van het Geissler-apparaat. Zijn belangrijkste bijdrage aan de bouw van de buis was de ontwikkeling van manieren om bijna alle lucht uit de buis te evacueren. Crookes voerde ook vele experimenten uit met meer betrouwbare apparatuur om eerdere bevindingen over de eigenschappen van kathodestralen te bevestigen. Hij ontdekte twee dingen die de hypothese ondersteunden dat de kathodestraal uit een stroom deeltjes bestond:
- Wanneer een voorwerp tussen de kathode en het andere uiteinde van de buis werd geplaatst, wierp het een schaduw op het glas. De door het voorwerp veroorzaakte schaduw wijst erop dat deeltjes werden tegengehouden op hun weg van de kathode naar de anode.
- Een kathodestraalbuis was geconstrueerd met een kleine metalen rail tussen de twee elektroden. Aan de rail was een schoepenrad bevestigd dat langs de rail kon draaien. Wanneer de kathodestraalbuis werd opgestart, draaide het wiel van de kathode naar de anode. Merk op dat de kathode en de anode zo zijn geplaatst dat de stralen de bovenkant van het schoepenrad raken. Crookes concludeerde dat de kathodestraal bestond uit deeltjes die massa moeten hebben.
Figuur 1. De kathodestraalbuis werd voor het eerst uitgevonden door Sir William Crookes.
Verder onderzoek met de Crookes Tube
Crookes’ werk opende de deur naar een aantal belangrijke ontdekkingen. Andere wetenschappers konden aantonen dat de “kathodestraal” in feite een stroom elektronen was. In 1897 ontwikkelde Karl Ferdinand Braun de eerste oscilloscoop, die een kathodestraalbuis gebruikte om een elektrische puls te zien terwijl die door het instrument ging. De uitvinding van de televisie zou niet mogelijk zijn geweest zonder de kathodestraalbuis. Werk met een aangepast systeem leidde tot de ontdekking van röntgenstralen in 1895 door de Duitse natuurkundige 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.