Kako nastaju katodne zrake?

Katodne zrake nastaju kada se visoki napon primijeni između katode i anode u vakuumskoj cijevi. Katoda je negativno nabijena elektroda, dok je anoda pozitivno nabijena elektroda. Kada se napon primijeni, elektroni se emitiraju s katode i putuju prema anodi. Ti se elektroni nazivaju katodne zrake.

Proizvodnja katodnih zraka može se objasniti fotoelektričnim efektom. Kada svjetlost udari u metalnu površinu, može uzrokovati emitiranje elektrona s površine. To je zato što se energija svjetlosnih kvanta (fotona) prenosi na elektrone, dajući im dovoljno energije da nadvladaju privlačnu silu metalnih atoma i pobjegnu s površine.

U katodnoj cijevi katoda se zagrijava na visoku temperaturu. To uzrokuje emitiranje elektrona s površine katode termoelektronskom emisijom. Termionska emisija je emisija elektrona s vruće površine. Elektroni emitirani s katode zatim se ubrzavaju prema anodi visokim naponom između elektroda.

Katodne zrake mogu se fokusirati u snop pomoću magnetskog polja. Magnetsko polje uzrokuje kružno kretanje elektrona u katodnim zrakama. Polumjer kružnice određen je jakošću magnetskog polja i brzinom elektrona. Podešavanjem jakosti magnetskog polja, katodne zrake mogu se fokusirati u točku.

Katodne zrake se koriste u raznim primjenama, uključujući televizijske prijemnike, elektronske mikroskope i rendgenske uređaje. U televizijskim prijemnicima katodne zrake se koriste za stvaranje slike na ekranu. U elektronskim mikroskopima katodne zrake se koriste za povećanje predmeta. U rendgenskim uređajima katodne zrake se koriste za proizvodnju rendgenskih zraka.