Les rayons cathodiques, découverts à la fin du XIXe siècle, sont des flux d’électrons émis par la cathode (électrode négative) d’un tube à vide haute tension. Ces rayons ne nécessitent pas de milieu pour se propager car ils peuvent voyager dans le vide. En fait, leur découverte a joué un rôle important dans la compréhension du fait que les électrons sont des particules fondamentales qui peuvent exister et se déplacer indépendamment des atomes ou des molécules. Cette caractéristique distingue les rayons cathodiques des autres formes de rayonnement comme la lumière ou le son, qui nécessitent un milieu tel que l’air ou un matériau solide pour leur transmission.
Les conditions nécessaires à la génération de rayons cathodiques comprennent la création d’un vide poussé à l’intérieur du tube et l’application d’une haute tension entre la cathode et l’anode (électrode positive). Lorsqu’une tension suffisamment élevée est appliquée, des électrons sont émis par la cathode en raison d’une émission thermoionique ou d’une émission de champ. Ces électrons émis accélèrent ensuite vers l’anode, formant un faisceau de rayons cathodiques. Le vide garantit qu’il y a un minimum de collisions entre les électrons et les molécules de gaz, permettant aux électrons de voyager librement selon un chemin bien défini vers l’anode.
Les rayons cathodiques ne dépendent pas de manière significative du matériau de la cathode à partir de laquelle ils sont émis. Bien que différents matériaux puissent avoir des caractéristiques d’émission variables (telles que la fonction de travail ou l’efficacité d’émission), une fois les électrons émis, leur comportement dans les champs électriques et magnétiques à l’intérieur du tube à vide est principalement déterminé par leur rapport charge/masse et par la valeur appliquée. tension. Cette propriété permet aux rayons cathodiques de présenter des comportements et des caractéristiques cohérents dans différentes configurations expérimentales et matériaux utilisés pour la cathode.
Les rayons cathodiques sont composés d’électrons, qui sont des particules subatomiques chargées négativement. Lorsqu’ils sont accélérés par le champ électrique à l’intérieur du tube à vide, ces électrons forment un faisceau qui se déplace en ligne droite de la cathode à l’anode. La composition des rayons cathodiques est donc entièrement constituée d’électrons se déplaçant à des vitesses élevées, approchant généralement la vitesse de la lumière sous des tensions d’accélération élevées. Leurs propriétés, telles que la charge, la masse et la capacité à être déviées par les champs électriques et magnétiques, correspondent aux caractéristiques attendues des électrons sur la base des principes de la physique classique et quantique.
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