Los rayos catódicos son haces de electrones en un tubo de vacío que viaja desde el electrodo cargado negativamente (cátodo) en un extremo hasta el electrodo cargado positivamente ( ánodo ) en el otro, a través de una diferencia de voltaje entre los electrodos. También se denominan haces de electrones.
Cómo funcionan los rayos catódicos
El electrodo en el extremo negativo se llama cátodo. El electrodo en el extremo positivo se llama ánodo. Dado que los electrones son repelidos por la carga negativa, el cátodo se considera la «fuente» del rayo catódico en la cámara de vacío. Los electrones son atraídos por el ánodo y viajan en línea recta a través del espacio entre los dos electrodos.
Los rayos catódicos son invisibles pero su efecto es excitar los átomos en el vidrio opuesto al cátodo, por el ánodo. Viajan a alta velocidad cuando se aplica voltaje a los electrodos y algunos desvían el ánodo para golpear el vidrio. Esto hace que los átomos del vidrio se eleven a un nivel de energía más alto, produciendo un brillo fluorescente. Esta fluorescencia se puede mejorar aplicando productos químicos fluorescentes a la pared trasera del tubo. Un objeto colocado en el tubo proyectará una sombra, mostrando que los electrones fluyen en línea recta, un rayo.
Los rayos catódicos pueden ser desviados por un campo eléctrico, lo que demuestra que está compuesto por partículas de electrones en lugar de fotones. Los rayos de electrones también pueden atravesar una fina lámina metálica. Sin embargo, los rayos catódicos también exhiben características onduladas en los experimentos de celosía cristalina.
Un cable entre el ánodo y el cátodo puede devolver los electrones al cátodo, completando un circuito eléctrico. Los tubos de rayos catódicos fueron la base para las transmisiones de radio y televisión. Los televisores y monitores de computadora antes del debut de las pantallas de plasma, LCD y OLED eran tubos de rayos catódicos (CRT).
Historia de los rayos catódicos
Con la invención de la bomba de vacío en 1650, los científicos pudieron estudiar los efectos de diferentes materiales en el vacío, y pronto comenzaron a estudiar la electricidad en el vacío. Ya en 1705 se registró que en vacíos (o cerca de vacíos) las descargas eléctricas podían viajar una distancia mayor.
Tales fenómenos se hicieron populares como novedades, e incluso físicos de renombre como Michael Faraday estudiaron sus efectos. Johann Hittorf descubrió los rayos catódicos en 1869 usando un tubo de Crookes y notando las sombras proyectadas en la pared brillante del tubo opuesto al cátodo.
En 1897, JJ Thomson descubrió que la masa de las partículas en los rayos catódicos era 1800 veces más ligera que el hidrógeno, el elemento más ligero. Este fue el primer descubrimiento de partículas subatómicas, que llegaron a llamarse electrones. Recibió el Premio Nobel de Física de 1906 por este trabajo.
A finales del siglo XIX, el físico Phillip von Lenard estudió intensamente los rayos catódicos y su trabajo con ellos le valió el Premio Nobel de Física de 1905.
La aplicación comercial más popular de la tecnología de rayos catódicos es en forma de televisores y monitores de computadora tradicionales, aunque estos están siendo reemplazados por pantallas más nuevas como OLED.
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