Los rayos catódicos, descubiertos a finales del siglo XIX, son corrientes de electrones emitidos por el cátodo (electrodo negativo) de un tubo de vacío de alto voltaje. Estos rayos no requieren un medio para propagarse porque pueden viajar a través del vacío. De hecho, su descubrimiento jugó un papel importante en la comprensión de que los electrones son partículas fundamentales que pueden existir y moverse independientemente de los átomos o moléculas. Esta característica distingue a los rayos catódicos de otras formas de radiación como la luz o el sonido, que requieren un medio como el aire o un material sólido para su transmisión.
Las condiciones necesarias para la generación de rayos catódicos incluyen crear un alto vacío dentro del tubo y aplicar un alto voltaje entre el cátodo y el ánodo (electrodo positivo). Cuando se aplica un voltaje suficientemente alto, los electrones se emiten desde el cátodo debido a la emisión termoiónica o la emisión de campo. Estos electrones emitidos luego aceleran hacia el ánodo, formando un haz de rayos catódicos. El vacío garantiza que haya colisiones mínimas entre los electrones y las moléculas de gas, lo que permite que los electrones viajen libremente en un camino bien definido hacia el ánodo.
Los rayos catódicos no dependen significativamente del material del cátodo desde el que se emiten. Si bien diferentes materiales pueden tener diferentes características de emisión (como función de trabajo o eficiencia de emisión), una vez que se emiten los electrones, su comportamiento en los campos eléctrico y magnético dentro del tubo de vacío está determinado principalmente por su relación carga-masa y la fuerza aplicada. Voltaje. Esta propiedad permite que los rayos catódicos exhiban comportamientos y características consistentes en diferentes configuraciones experimentales y materiales utilizados para el cátodo.
Los rayos catódicos están compuestos de electrones, que son partículas subatómicas cargadas negativamente. Cuando son acelerados por el campo eléctrico dentro del tubo de vacío, estos electrones forman un haz que viaja en línea recta desde el cátodo al ánodo. Por lo tanto, la composición de los rayos catódicos consiste enteramente en electrones que se mueven a altas velocidades, acercándose típicamente a la velocidad de la luz bajo altos voltajes de aceleración. Sus propiedades, como carga, masa y capacidad de ser desviados por campos eléctricos y magnéticos, se alinean con las características esperadas de los electrones según los principios de la física clásica y cuántica.