阴极射线管中的电磁偏转,I

对于试图理解这一神秘现象的科学家来说,发现阴极射线在磁场中的行为是向前迈出的一大步。

阴极射线在整个十九世纪后半叶都是一个巨大的谜团。海因里希·盖斯勒,朱利叶斯Plücker,威廉•克鲁克斯,卡尔·费迪南德·布劳恩,约翰·威廉·希托夫,海因里希。赫兹而且J. J.汤姆森只是对阴极射线的现代理解做出贡献的众多伟人中的一小部分。到了20世纪初,他们对神秘射线的研究证明了它们是一种电子流。要达到这一理解,需要许多小而重要的实验步骤来确定,例如,阴极射线是否沿直线传播,是否携带能量,或者如本教程所探讨的,是否受磁场影响。

科学家们使用特殊的真空管,如克鲁克斯管和阴极射线管,来研究这一现象。本教程中介绍的管包含一个负极(阴极)和正极(阳极)在另一边。高压被传输到阴极射线管,诱导阴极发射电子——本质上是一种电流。这些电子,或阴极射线,通过阴极附近的一个小开口,然后沿直线向阳极移动,穿过一个阴极荧光屏位于阴极之间,可以看到电子的路径。

观察磁场对阴极射线的影响磁铁的位置滑动块移动一个马蹄形磁铁(它的北极面向你),使其两极横跨阴极射线管。威廉·克鲁克斯以类似的方式对阴极射线和磁铁进行了实验,他对磁场使射线偏转的观察使他得出结论,阴极射线是由带负电的分子组成的。多年以后,j·j·汤姆森(J. J. Thomson)确定,克鲁克斯假设的分子实际上是带负电荷的亚原子粒子,他称之为小体,但最终被命名为电子。

管子里发生的一切都是洛伦兹力,这是由左手定则.这个规则描述了在磁场中运动的带电粒子(我们的电子)如何被磁场以与磁场和粒子方向成直角的角度偏转。(当你应用这个规则时,记住阴极射线中的电子是移动的相反常规电流的流量)试着通过检查开关来翻转磁铁翻转磁铁盒子,然后观察光束如何向相反的方向偏转。

除了用磁铁做实验,科学家们还做了实验,看看如果把带电板放在管附近会发生什么。结果显示静电偏转(与上述电磁偏转相反)。阴极射线中的电子会偏向带正电的极板,而远离带负电的极板。

非常感谢MagLab物理学家William Coniglio,本页的科学顾问,他的时间和专业知识。

最后修改于2020年7月28日