{"id":66489,"date":"2016-07-19T13:52:06","date_gmt":"2016-07-19T13:52:06","guid":{"rendered":"http:\/\/cms.portalsaofrancisco.com.br\/?p=66489"},"modified":"2016-07-19T14:26:31","modified_gmt":"2016-07-19T14:26:31","slug":"raios-catodicos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/fisica\/raios-catodicos","title":{"rendered":"Raios Cat\u00f3dicos"},"content":{"rendered":"

A propriedade de produzir fluoresc\u00eancia a partir de certos materiais tornou os tubos de raios cat\u00f3dicos a base t\u00e9cnica de televisores e outros aparelhos, como oscilosc\u00f3pios e telas de radar.<\/p>\n

Raios cat\u00f3dicos s\u00e3o radia\u00e7\u00f5es compostas de el\u00e9trons que se originam no interior de tubos cheios de g\u00e1s rarefeito (tubos de Crookes) e submetidos a uma diferen\u00e7a de potencial el\u00e9trico entre suas extremidades met\u00e1licas, ou p\u00f3los. <\/p>\n

Os el\u00e9trons emergem do p\u00f3lo positivo do eletrodo, chamado catodo, e se propagam na forma de um feixe de part\u00edculas negativas.<\/p>\n

A pesquisa dos raios cat\u00f3dicos teve in\u00edcio em 1838, quando Michael Faraday come\u00e7ou a estudar as descargas el\u00e9tricas em gases submetidos a baixas press\u00f5es. <\/p>\n

A pesquisa alcan\u00e7ou maior desenvolvimento depois que o alem\u00e3o Heinrich Geissler conseguiu construir tubos de vidro selados que continham eletrodos de metal. <\/p>\n

Com esses tubos, o matem\u00e1tico e f\u00edsico alem\u00e3o Julius Pl\u00fccker realizou, em 1858, uma s\u00e9rie de experi\u00eancias. Pl\u00fccker notou que, pr\u00f3ximo ao catodo, formava-se uma luminesc\u00eancia de cor verde e, mais ainda, que sua posi\u00e7\u00e3o variava com a proximidade de campos magn\u00e9ticos.<\/p>\n

Estudos posteriores realizados pelo f\u00edsico alem\u00e3o Eugen Goldstein mostraram que a luminosidade era provocada por raios que partiam do catodo e atravessavam o tubo em linha reta, em dire\u00e7\u00e3o perpendicular \u00e0 superf\u00edcie do catodo. <\/p>\n

Por essa raz\u00e3o, Goldstein chamou essas radia\u00e7\u00f5es de raios cat\u00f3dicos. Com base na descoberta de Goldstein foram constru\u00eddos, mais tarde, catodos c\u00f4ncavos com a finalidade de produzir raios dirigidos e concentrados, fundamentais na realiza\u00e7\u00e3o de numerosas experi\u00eancias.<\/p>\n

Por volta de 1878, William Crookes concluiu que os raios cat\u00f3dicos s\u00e3o formados de feixes de part\u00edculas com carga negativa, emitidas do catodo com velocidade muito alta. <\/p>\n

O fato foi comprovado em 1879 pelo f\u00edsico Joseph John Thomson, que demonstrou serem as radia\u00e7\u00f5es desviadas pela a\u00e7\u00e3o de campos el\u00e9tricos.<\/p>\n

Os raios cat\u00f3dicos produzem ioniza\u00e7\u00e3o nos gases que atravessam, causam fluoresc\u00eancia nas paredes de vidro dos tubos de Crookes e em algumas subst\u00e2ncias como o sulfato de zinco. Al\u00e9m disso, t\u00eam baixo poder de penetra\u00e7\u00e3o, aquecem as superf\u00edcies sobre as quais incidem e s\u00e3o independentes da natureza do g\u00e1s existente no tubo. \u00a0<\/p>\n

Fonte: <\/b>biomania.com <\/p>\n

Raios Cat\u00f3dicos <\/h6>\n

\n

A luminesc\u00eancia esverdeada que aparece na parede do tubo de Crookes sempre aparece no lado oposto ao catodo, em frente a este. Mudando-se a posi\u00e7\u00e3o do catodo e a do anodo, de todas as maneiras poss\u00edveis, ela sempre aparece em frente ao catodo. <\/p>\n

Conclu\u00edmos ent\u00e3o que a luminesc\u00eancia \u00e9 produzida por alguma coisa que sai do catodo, atravessa o tubo, e se choca com a parede de vidro. Quando este fen\u00f4meno foi descoberto, deu-se o nome muito vago de raios cat\u00f3dicos a essa coisa que sai do catodo, isso porque sua natureza era inteiramente desconhecida.a. Natureza dos raios cat\u00f3dicos<\/b> Depois de alguns anos que os raios cat\u00f3dicos foram descobertos, o estudo de suas propriedades mostrou claramente que eles s\u00e3o constitu\u00eddos de part\u00edculas que possuem carga el\u00e9trica e massa mec\u00e2nica muito pequenas. <\/p>\n

Observou-se tamb\u00e9m que essas part\u00edculas s\u00e3o todas iguais, independentemente do metal do que \u00e9 feito o catodo ou o anodo. Concluiu-se ent\u00e3o, que essas part\u00edculas emitidas pelo catodo entram na constitui\u00e7\u00e3o de todos os corpos. Elas foram chamadas el\u00e9trons. Resumo<\/b> Os raios cat\u00f3dicos s\u00e3o el\u00e9trons, que s\u00e3o arrancados do catodo por causa da diferen\u00e7a de potencial existente entre o catodo e o anodo, e s\u00e3o atra\u00eddos pelo anodo.b<\/b>. Propriedades dos raios cat\u00f3dicos1a) <\/b>Produzem luminesc\u00eancia nos corpos com que se chocam, como por exemplo, na parede do tubo. Foi esta propriedade que permitiu sua descoberta. A emiss\u00e3o dessa luz se explica do seguinte modo: os el\u00e9trons que constituem os raios cat\u00f3dicos, quando encontram o vidro, possuem grande energia cin\u00e9tica. Com o choque, eles perdem essa energia cin\u00e9tica, comunicando energia aos el\u00e9trons dos \u00e1tomos do vidro; estes el\u00e9trons s\u00e3o ent\u00e3o acelerados. E j\u00e1 sabemos que uma carga el\u00e9trica acelerada emite onda eletromagn\u00e9tica. Os el\u00e9trons do vidro emitem ent\u00e3o, onda eletromagn\u00e9tica cujo comprimento de onda est\u00e1 nos limites da luz, isto \u00e9, onda eletromagn\u00e9tica vis\u00edvel. (Veja o cap\u00edtulo 18 de Eletricidade).<\/p>\n

2a) <\/b>Propagam-se com grande velocidade, que varia desde um limite inferior de uns 100 Km\/seg at\u00e9 um limite superior pr\u00f3ximo da velocidade da luz (300.000 Km\/seg). A velocidade \u00e9 maior quanto maior for a diferen\u00e7a de potencial aplicada entre o anodo e o catodo.<\/p>\n

3a)<\/i> <\/strong>Propagam-se aproximadamente em linha reta. Costuma-se demonstrar esta propriedade construindo-se um tubo de Crookes em que o anodo seja uma cruz. Quando o tubo funciona em uma c\u00e2mara escura nota-se na parede do tubo a sombra da cruz, indicando que os el\u00e9trons se propagam aproximadamente em linha reta; os que foram barrados pela cruz produziram sua sombra. A figura a \u00e9 fotografia de um desses tubos. A figura b \u00e9 fotografia de um desses tubos funcionando; esta fotografia foi tirada em uma c\u00e2mara escura, com a pr\u00f3pria luz emitida pela parede do tubo devido ao choque dos raios cat\u00f3dicos.<\/p>\n

\"Raios<\/p>\n

Esta propriedade tamb\u00e9m pode ser demonstrada com o tubo da figura abaixo. O catodo \u00e9 o c\u00edrculo central, e h\u00e1 dois anodos: um \u00e9 a estrela, o outro \u00e9 um disco com falta de uma estrela no meio. Quando o tubo funciona numa c\u00e2mara escura, se nota, no lado direito a sombra da estrela; no lado esquerdo, uma estrela luminosa, produzida pelos raios cat\u00f3dicos que passaram pela parte central do disco.<\/p>\n

\"Raios<\/p>\n

4a)<\/b> Atravessam pequenas espessuras de materiais. Por exemplo, a cruz da figura a seguir deve ter de 1 a 2mm de espessura, sen\u00e3o \u00e9 atravessada pelos el\u00e9trons.<\/p>\n

\"Raios<\/p>\n

5a) <\/b>Para demonstrar que os raios cat\u00f3dicos s\u00e3o constitu\u00eddos de part\u00edculas que possuem energia cin\u00e9tica, constr\u00f3i-se um tubo que tenha, entre o anodo e o catodo, uma h\u00e9lice que possa girar facilmente. Quando o tubo funciona, a h\u00e9lice \u00e9 empurrada do catodo para o anodo, devido ao impacto dos raios cat\u00f3dicos. A figura abaixo \u00e9 fotografia de um desses tubos, em que a h\u00e9lice \u00e9 feita de vidro.<\/p>\n

\"Raios<\/b><\/p>\n

6a)<\/b> S\u00e3o desviados por um campo el\u00e9trico ou por um campo magn\u00e9tico. Por um campo el\u00e9trico, porque os el\u00e9trons, tendo carga el\u00e9trica, ficam sujeitos \u00e0 for\u00e7a nesse campo. Por um campo magn\u00e9tico, porque os el\u00e9trons em movimento constituem uma corrente el\u00e9trica; e j\u00e1 sabemos que uma corrente el\u00e9trica \u00e9 sujeita a for\u00e7as num campo magn\u00e9tico. <\/p>\n

O desvio dos raios cat\u00f3dicos nos campos el\u00e9tricos e magn\u00e9ticos sugeriu um m\u00e9todo para a medida da carga el\u00e9trica e da massa do el\u00e9tron.c. Aplica\u00e7\u00f5es dos raios cat\u00f3dicos<\/b> Os raios cat\u00f3dicos permitiram a descoberta do el\u00e9tron, fato que constituiu a origem da F\u00edsica At\u00f4mica. Eles permitem a medida da carga el\u00e9trica e da massa do el\u00e9tron, que s\u00e3o dados muito importantes para a F\u00edsica moderna. <\/p>\n

Na ind\u00fastria e na t\u00e9cnica suas aplica\u00e7\u00f5es crescem dia a dia. Assim, a imagem fornecida pelos aparelhos de televis\u00e3o \u00e9 dada por um tubo de raios cat\u00f3dicos.Nota<\/b> Insistimos com o leitor para que fixe a diferen\u00e7a entre uma descarga el\u00e9trica num g\u00e1s \u00e0 baixa press\u00e3o e descarga no v\u00e1cuo. <\/p>\n

No g\u00e1s \u00e0 baixa press\u00e3o, h\u00e1 um n\u00famero relativamente grande de mol\u00e9culas, de maneira que a descarga \u00e9 formada pelo movimento de \u00edons do g\u00e1s para o catodo, e el\u00e9trons para o anodo, conforme foi descrito no t\u00f3pico “Condi\u00e7\u00f5es para que um G\u00e1s seja Condutor – Ioniza\u00e7\u00e3o”. Durante a ioniza\u00e7\u00e3o do g\u00e1s se produz luz, e \u00e9 por este motivo que nessas descargas h\u00e1 um feixe luminoso do anodo ao catodo (tubos de Geissler).<\/p>\n

\"Raios<\/h4>\n

Tubos de Geissler<\/b><\/h4>\n

Mas, na descarga no v\u00e1cuo, o n\u00famero de mol\u00e9culas de g\u00e1s que restam no interior do tubo \u00e9 insignificante, de maneira que o n\u00famero de \u00edons formados tamb\u00e9m \u00e9 insignificante, e n\u00e3o chega a se formar a corrente de \u00edons como no caso anterior. <\/p>\n

Neste caso, a corrente el\u00e9trica no interior do tubo \u00e9 constitu\u00edda somente por el\u00e9trons que s\u00e3o arrancados do catodo e atra\u00eddos pelo anodo, isto \u00e9, raios cat\u00f3dicos. E como n\u00e3o h\u00e1 forma\u00e7\u00e3o de \u00edons, n\u00e3o h\u00e1 produ\u00e7\u00e3o de luz no interior do tubo, e n\u00e3o h\u00e1 feixe luminoso entre o catodo e o anodo. (Tubo de Crookes). Resumo<\/b> Na descarga no v\u00e1cuo as mol\u00e9culas de g\u00e1s que restam no interior do tubo s\u00e3o t\u00e3o poucas, que n\u00e3o participam da descarga. Esta \u00e9 formada s\u00f3 pelos el\u00e9trons dos raios cat\u00f3dicos.<\/p>\n

Fonte: <\/b> efisica.if.usp.br<\/p>\n

Raios Cat\u00f3dicos <\/h6>\n

Por volta de 1887 um cientista ingl\u00eas chamado Joseph John Thomson fez experi\u00eancias com tubo de raios cat\u00f3dicos, e concluiu que os raios cat\u00f3dicos s\u00e3o na verdade, constitu\u00eddos pelo fluxo de part\u00edculas menores que o \u00e1tomo e dotadas de carga el\u00e9trica negativa. Estava descoberto o el\u00e9tron. Tubos de raios cat\u00f3dicos: S\u00e3o tubos de vidro que cont\u00e9m nas duas pontas extremidades met\u00e1licas (chamadas de eletrodos) ligadas a uma bateria. Quando a press\u00e3o dentro desse tubo \u00e9 diminu\u00edda, o g\u00e1s entre os eletrodos transmite certa luminosidade (Voc\u00ea ver\u00e1 um tubo desses se olhar para a l\u00e2mpada fluorescente, que tem na sua casa ou escola), mas quando abaixarmos muit\u00edssimo a press\u00e3o (cerca de 100mil vezes a press\u00e3o ambiente) a luminosidade desaparece, restando apenas uma mancha luminosa atr\u00e1s do p\u00f3lo positivo (chamado de raio cat\u00f3dico). Obs: Os raios cat\u00f3dicos s\u00e3o formados independentes do tipo de g\u00e1s utilizado. O tubo de raios cat\u00f3dicos consiste em produzir uma descarga el\u00e9trica, atrav\u00e9s de um g\u00e1s em baixa press\u00e3o, aplicando-se uma grande diferen\u00e7a de potencial entre os dois eletrodos colocados dentro do mesmo.<\/p>\n

Quando o g\u00e1s do tubo for conservado a uma press\u00e3o menor que a mil\u00e9sima parte da press\u00e3o atmosf\u00e9rica, n\u00e3o s\u00e3o mais observados os efeitos vis\u00edveis dentro do tubo, mas \u00e9 percebida uma mancha luminosa na parede do tubo diretamente oposto ao catodo. A aproxima\u00e7\u00e3o de um im\u00e3 perto do feixe luminoso provoca a sua deflex\u00e3o, permitindo conhecer a sua carga el\u00e9trica. \u00a0<\/p>\n

Fonte: <\/b> www.fis.unb.br<\/p>\n

Raios Cat\u00f3dicos <\/h6>\n

\"Raios<\/p>\n

Na metade do s\u00e9culo XIX o F\u00edsico alem\u00e3o J. Pl\u00fccker descobre que, aplicando alta tens\u00e3o em dois eletrodos num g\u00e1s a baixa press\u00e3o, contido em um tubo de vidro, produzia-se uma descarga luminosa. <\/p>\n

Esta experi\u00eancia foi precursora da moderna espectroscopia, das l\u00e2mpadas fluorescentes atuais e de todos os modernos tubos de raios cat\u00f3dicos. As descobertas de Pl\u00fccker foram poss\u00edveis gra\u00e7as ao aperfei\u00e7oamento das bombas de v\u00e1cuo feitas pelo seu vidreiro e colaborador H. Geissler. Geissler aperfei\u00e7oou os tubos de descarga de Pl\u00fccker e deu in\u00edcio a uma ind\u00fastria de l\u00e2mpadas ornamentais. <\/p>\n

Paralelamente, o f\u00edsico ingl\u00eas William Crookes aperfei\u00e7oou ainda mais as bombas de v\u00e1cuo, alcan\u00e7ando press\u00f5es da ordem de 10-5 torr, dando um novo impulso \u00e0s investiga\u00e7\u00f5es cient\u00edficas dos raios cat\u00f3dicos. As inova\u00e7\u00f5es introduzidas por Crookes nos v\u00e1rios modelos de Tubos de Raios Cat\u00f3dicos desenvolvidos por ele levaram \u00e0s descobertas da F\u00edsica\u00a0 Moderna, como o El\u00e9tron e Raio X, bem como toda a moderna tecnologia baseada nos TRC.<\/p>\n

\"Raios<\/p>\n

Podemos entender melhor o que acontece num Tubo de Raios Cat\u00f3dicos (em ingl\u00eas Cathode Ray Tube ou CRT) se supusermos a exist\u00eancia de uma part\u00edcula muito pequena que carrega\u00a0 uma carga negativa, o el\u00e9tron, presente em todos os materiais. <\/p>\n

Nos materiais isolantes todos os el\u00e9trons est\u00e3o fortemente ligados aos orbitais moleculares. Nos metais e demais materiais condutores h\u00e1 os el\u00e9trons da banda de condu\u00e7\u00e3o, que est\u00e3o quase livres para circular ao longo domaterial. <\/p>\n

Estes el\u00e9trons s\u00e3o os respons\u00e1veis pela condutividade el\u00e9trica destes materiais. Aoaplicarmos uma tens\u00e3o entre o catodo e o anodo, estes el\u00e9trons s\u00e3o atra\u00eddos para o anodo, saindo do catodo (este \u00e9 o motivo pelo qual foram denominadas de raios cat\u00f3dicos). <\/p>\n

O\u00a0 estudo dos Tubos de Raios Cat\u00f3dicos e a Descoberta do el\u00e9tron deu a Phillipe Lenard em 1905 e a J. J. Thomson em 1906 o Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica.<\/p>\n

No Tubo de Raios Cat\u00f3dicos os el\u00e9trons (pequenas part\u00edculas com carga el\u00e9trica negativa) s\u00e3o atra\u00eddos pelo p\u00f3lo positivo (\u00e2nodo), emergindo do p\u00f3lonegativo (c\u00e1todo), por isso sendo chamados de Raios Cat\u00f3dicos. <\/p>\n

J.J. Thomson mostrou que estas part\u00edculas est\u00e3o presentes em todas as subst\u00e2ncias, sendo um das part\u00edculas fundamentais constituintes do \u00e1tomo.Thomson prop\u00f4s no seu artigo de 1897 o primeiro modelo at\u00f4mico, conhecido como o Modelo do Pudim de Passas. <\/p>\n

\"Raios<\/p>\n

Um fator importante \u00e9 que estas descoberta somente foram poss\u00edveis gra\u00e7as ao desenvolvimento tecnol\u00f3gico e industrial do s\u00e9culo XIX. Somente nesta \u00e9poca \u00e9 que foi poss\u00edvel se produzir um vidro com consist\u00eanciahomog\u00eanea que suportasse uma diferen\u00e7a de press\u00e3o da ordem de uma atmosfera. <\/p>\n

O aperfei\u00e7oamento das bombas de v\u00e1cuo possibilitou a produ\u00e7\u00e3o das baixas press\u00f5es necess\u00e1rias para a opera\u00e7\u00e3o dos tubos de raios cat\u00f3dicos. <\/p>\n

Embora tamb\u00e9m a eletricidade na sua forma est\u00e1tica j\u00e1 fosse conhecida h\u00e1 s\u00e9culos, apenas h\u00e1 poucas d\u00e9cadas se conseguia produzir correntes constantes ou com variabilidade determinada (ind\u00fastria el\u00e9trica). S\u00e3o desta \u00e9poca a inven\u00e7\u00e3o da bateria de Volta e da pilha de LeClanch\u00e9.<\/p>\n

Por fim, o advento das bobinas de alta tens\u00e3o tiveram papel fundamental para a produ\u00e7\u00e3o das tens\u00f5es necess\u00e1rias para o funcionamento dos tubos. <\/p>\n

O perfei\u00e7oamento das bobinas de indu\u00e7\u00e3o, feito pelo alem\u00e3o Heinrich Ruhmkorff, podia fazer com que fossem produzidas centenas de milhares de volts de tens\u00e3o.<\/p>\n

Hoje encontramos os Tubos de Raios Cat\u00f3dicos em v\u00e1rias aplica\u00e7\u00f5es: os tubos de televis\u00e3o, monitores de computador, radar, ecografia, l\u00e2mpadas fluorescentes, v\u00e1lvulas em amplificadores valvulados, aparelhos de raios X. Vale lembrar que os atuais aceleradores de part\u00edculas e microsc\u00f3pios eletr\u00f4nicos tamb\u00e9m s\u00e3o um aperfei\u00e7oamento tecnol\u00f3gico dos TRC.<\/p>\n

Fonte: www.ufrgs.br<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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