Os raios catódicos, descobertos no final do século 19, são fluxos de elétrons emitidos pelo cátodo (eletrodo negativo) de um tubo de vácuo de alta tensão. Esses raios não requerem um meio para se propagar porque podem viajar através do vácuo. Na verdade, a sua descoberta desempenhou um papel significativo na compreensão de que os eletrões são partículas fundamentais que podem existir e mover-se independentemente de átomos ou moléculas. Esta característica distingue os raios catódicos de outras formas de radiação, como luz ou som, que requerem um meio como o ar ou um material sólido para transmissão.
As condições necessárias para a geração de raios catódicos incluem a criação de um alto vácuo dentro do tubo e a aplicação de uma alta tensão entre o cátodo e o ânodo (eletrodo positivo). Quando uma tensão suficientemente alta é aplicada, elétrons são emitidos do cátodo devido à emissão termiônica ou emissão de campo. Esses elétrons emitidos então aceleram em direção ao ânodo, formando um feixe de raios catódicos. O vácuo garante que haja colisões mínimas entre os elétrons e as moléculas do gás, permitindo que os elétrons viajem livremente em um caminho bem definido em direção ao ânodo.
Os raios catódicos não dependem significativamente do material do cátodo do qual são emitidos. Embora diferentes materiais possam ter características de emissão variadas (como função de trabalho ou eficiência de emissão), uma vez que os elétrons são emitidos, seu comportamento nos campos elétricos e magnéticos dentro do tubo de vácuo é determinado principalmente pela sua relação carga-massa e pela aplicação. tensão. Esta propriedade permite que os raios catódicos exibam comportamentos e características consistentes em diferentes configurações experimentais e materiais usados para o cátodo.
Os raios catódicos são compostos de elétrons, que são partículas subatômicas carregadas negativamente. Quando acelerados pelo campo elétrico dentro do tubo de vácuo, esses elétrons formam um feixe que viaja em linha reta do cátodo ao ânodo. A composição dos raios catódicos consiste, portanto, inteiramente em elétrons movendo-se em altas velocidades, normalmente aproximando-se da velocidade da luz sob altas tensões de aceleração. Suas propriedades, como carga, massa e capacidade de serem desviadas por campos elétricos e magnéticos, alinham-se com as características esperadas dos elétrons com base nos princípios da física clássica e quântica.