I raggi catodici, scoperti alla fine del XIX secolo, sono flussi di elettroni emessi dal catodo (elettrodo negativo) di un tubo a vuoto ad alta tensione. Questi raggi non necessitano di un mezzo per propagarsi perché possono viaggiare nel vuoto. In effetti, la loro scoperta ha avuto un ruolo significativo nella comprensione del fatto che gli elettroni sono particelle fondamentali che possono esistere e muoversi indipendentemente da atomi o molecole. Questa caratteristica distingue i raggi catodici da altre forme di radiazione come la luce o il suono, che richiedono un mezzo come l’aria o un materiale solido per la trasmissione.
Le condizioni necessarie per la generazione dei raggi catodici comprendono la creazione di un alto vuoto all’interno del tubo e l’applicazione di un’alta tensione tra il catodo e l’anodo (elettrodo positivo). Quando viene applicata una tensione sufficientemente elevata, gli elettroni vengono emessi dal catodo a causa dell’emissione termoionica o dell’emissione di campo. Questi elettroni emessi poi accelerano verso l’anodo, formando un fascio di raggi catodici. Il vuoto garantisce che vi siano collisioni minime tra gli elettroni e le molecole del gas, consentendo agli elettroni di viaggiare liberamente in un percorso ben definito verso l’anodo.
I raggi catodici non dipendono in modo significativo dal materiale del catodo da cui vengono emessi. Sebbene materiali diversi possano avere caratteristiche di emissione diverse (come la funzione di lavoro o l’efficienza di emissione), una volta emessi gli elettroni, il loro comportamento nei campi elettrici e magnetici all’interno del tubo a vuoto è determinato principalmente dal loro rapporto carica/massa e dalla forza applicata. voltaggio. Questa proprietà consente ai raggi catodici di mostrare comportamenti e caratteristiche coerenti tra diverse configurazioni sperimentali e materiali utilizzati per il catodo.
I raggi catodici sono composti da elettroni, che sono particelle subatomiche caricate negativamente. Quando accelerati dal campo elettrico all’interno del tubo a vuoto, questi elettroni formano un fascio che viaggia in linea retta dal catodo all’anodo. La composizione dei raggi catodici è quindi costituita interamente da elettroni che si muovono ad alta velocità, tipicamente avvicinandosi alla velocità della luce sotto elevate tensioni di accelerazione. Le loro proprietà, come la carica, la massa e la capacità di essere deviate dai campi elettrici e magnetici, si allineano con le caratteristiche previste dagli elettroni sulla base dei principi della fisica classica e quantistica.