Anodic Rays: Discovery, Properties

รังสี ขั้วบวก หรือรังสีแชนแนลหรือที่ เรียกอีกอย่างหนึ่งว่าบวกคือลำแสงบวกที่เกิดจากอะตอมมิกหรือโมเลกุล (ไอออนที่มีประจุเป็นบวก) ที่พุ่งตรงไปยังขั้วลบในหลอดของ Crookes

รังสีขั้วบวกเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนที่ไปจากขั้วบวกไปยังขั้วบวกชนกับอะตอมของก๊าซที่หุ้มอยู่ในหลอด Crookes

ในขณะที่อนุภาคของเครื่องหมายสัญญาณเดียวกันนั้นอิเล็กตรอนที่เข้าหาขั้วบวกจะเริ่มต้นอิเล็กตรอนที่อยู่ในเปลือกของอะตอมของก๊าซ

ดังนั้นอะตอมที่ยังคงมีประจุบวก - นั่นคือพวกมันถูกเปลี่ยนเป็นไอออนบวก (ไพเพอร์) - ถูกดึงดูดไปยังแคโทด (มีประจุลบ)

การค้นพบ

มันเป็นนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Eugen Goldstein ที่ค้นพบพวกเขาโดยสังเกตพวกมันเป็นครั้งแรกในปี 1886

ต่อจากนั้นงานที่ดำเนินการเกี่ยวกับรังสีขั้วบวกโดยนักวิทยาศาสตร์ Wilhelm Wien และโจเซฟจอห์นทอมสันจบลงด้วยการสมมติว่ามีการพัฒนามวลสาร

สรรพคุณ

คุณสมบัติหลักของรังสีขั้วบวก ได้แก่ :

- พวกเขามีประจุเป็นบวก, ค่าของประจุเป็นอิเล็กตรอนหลายตัว (1.6 ∙ 10-19 C)

- พวกมันเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงในกรณีที่ไม่มีสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก

- พวกมันเบี่ยงเบนในที่ที่มีสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเคลื่อนไปทางโซนลบ

- พวกเขาสามารถเจาะโลหะบาง ๆ

- พวกเขาสามารถไอออไนซ์ก๊าซ

- ทั้งมวลและประจุของอนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็นขั้วบวกแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับก๊าซที่อยู่ในหลอด โดยปกติแล้วมวลของมันจะเหมือนกับมวลของอะตอมหรือโมเลกุลที่ได้มา

- อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมี

ประวัติเล็กน้อย

ก่อนที่จะมีการค้นพบรังสีขั้วบวกการค้นพบของรังสีแคโทดเกิดขึ้นซึ่งเกิดขึ้นตลอดปี พ.ศ. 2401 และ 2402 การค้นพบนี้เกิดขึ้นจาก Julius Plückerนักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน

ต่อจากนั้นก็เป็นนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษโจเซฟจอห์นทอมสันที่ศึกษาในเชิงลึกเกี่ยวกับพฤติกรรมลักษณะและผลกระทบของรังสีแคโทด

ในส่วนของเขา Eugen Goldstein ผู้ซึ่งเคยทำวิจัยเกี่ยวกับรังสีแคโทดเป็นคนที่ค้นพบรังสีขั้วบวก การค้นพบเกิดขึ้นในปี 1886 และเขาก็ตระหนักได้เมื่อเขารู้ว่าหลอดดิสชาร์จที่มีแคโทดแบบปรุก็เปล่งแสงออกมาในตอนท้ายของแคโทด

ด้วยวิธีนี้เขาค้นพบว่านอกเหนือไปจากรังสีแคโทดยังมีรังสีอื่น ๆ : รังสีขั้วบวก; สิ่งเหล่านี้เคลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อรังสีเหล่านี้ผ่านรูหรือช่องในแคโทดเขาจึงตัดสินใจเรียกมันว่ารังสีแชนแนล

อย่างไรก็ตามไม่ใช่เขา แต่ Wilhelm Wien ซึ่งภายหลังได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับรังสีขั้วบวกอย่างกว้างขวาง Wien พร้อมด้วยโจเซฟจอห์นทอมสันจบลงด้วยการสร้างพื้นฐานของสเปคโตรมิเตอร์

การค้นพบของ Eugen Goldstein เกี่ยวกับรังสีขั้วบวกเป็นเสาหลักพื้นฐานสำหรับการพัฒนาฟิสิกส์ร่วมสมัยในภายหลัง

ต้องขอบคุณการค้นพบรังสีของขั้วบวกทำให้มีการจัดเรียงของอะตอมที่เคลื่อนที่เร็วเป็นครั้งแรกซึ่งแอปพลิเคชันนั้นมีความอุดมสมบูรณ์มากสำหรับสาขาต่าง ๆ ของฟิสิกส์อะตอม

ขั้วบวกเรย์

ในการค้นพบรังสีขั้วบวก Goldstein ใช้ท่อระบายที่มีแคโทดแบบปรุ กระบวนการที่มีรายละเอียดที่เกิดจากขั้วบวกในหลอดปล่อยก๊าซมีดังนี้

ด้วยการใช้ความต่างศักย์ขนาดใหญ่หลายพันโวลต์กับท่อสนามไฟฟ้าที่ถูกสร้างจะเร่งไอออนจำนวนน้อยที่มักจะปรากฏอยู่ในก๊าซและถูกสร้างขึ้นโดยกระบวนการทางธรรมชาติเช่นกัมมันตภาพรังสี

ไอออนที่เร่งขึ้นเหล่านี้จะชนกับอะตอมของก๊าซทำให้อิเล็กตรอนเกิดการฉีกขาดและสร้างไอออนที่เป็นบวกมากขึ้น ในทางกลับกันไอออนและอิเล็กตรอนเหล่านี้จะโจมตีอะตอมอีกครั้งสร้างไอออนบวกมากขึ้นในปฏิกิริยาลูกโซ่

ประจุบวกจะถูกดึงดูดโดยขั้วลบเชิงลบและบางตัวผ่านเข้าไปในรูในขั้วลบ เมื่อพวกมันมาถึงแคโทดพวกมันก็เร่งความเร็วได้เร็วพอที่เมื่อพวกมันชนกับอะตอมและโมเลกุลของก๊าซพวกมันจะกระตุ้นเผ่าพันธุ์ในระดับพลังงานที่สูงขึ้น

เมื่อสปีชีส์เหล่านี้กลับสู่ระดับพลังงานดั้งเดิมอะตอมและโมเลกุลจะปลดปล่อยพลังงานที่เคยได้รับมาก่อน พลังงานถูกปล่อยออกมาในรูปของแสง

กระบวนการผลิตแสงที่เรียกว่าฟลูออเรสเซนต์นี้ทำให้เกิดความสว่างในบริเวณที่ไอออนเกิดขึ้นจากแคโทด

โปรตอน

แม้ว่า Goldstein ได้รับโปรตอนจากการทดลองของเขาด้วยรังสีขั้วบวก แต่ก็ไม่ใช่ว่าเขาเป็นผู้ค้นพบโปรตอนเนื่องจากเขาไม่สามารถระบุได้อย่างถูกต้อง

โปรตอนเป็นอนุภาคที่เบาที่สุดของอนุภาคบวกที่ผลิตในหลอดรังสีขั้วบวก โปรตอนถูกสร้างขึ้นเมื่อหลอดถูกบรรจุด้วยก๊าซไฮโดรเจน ด้วยวิธีนี้เมื่อไฮโดรเจนถูกทำให้เป็นไอออนและสูญเสียอิเล็กตรอนจะได้รับโปรตอน

โปรตอนมีมวล 1.67 ∙ 10-24 กรัมเกือบจะเหมือนกับอะตอมไฮโดรเจนและมีประจุเท่ากัน แต่เป็นสัญญาณตรงข้ามกับอิเล็กตรอนที่มี นั่นคือ 1.6 ∙ 10-19 C.

เครื่องวัดมวลสาร

Mass Spectrometry ที่พัฒนาจากการค้นพบรังสีขั้วบวกเป็นกระบวนการวิเคราะห์ที่ช่วยให้ศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของโมเลกุลของสารที่ขึ้นอยู่กับมวลของมัน

ช่วยให้ทั้งคู่รับรู้สารประกอบที่ไม่รู้จักนับจำนวนสารประกอบที่เป็นที่รู้จักรวมทั้งรู้คุณสมบัติและโครงสร้างของโมเลกุลของสาร

ในอีกทางหนึ่งสเป็คโตรมิเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่สามารถวิเคราะห์โครงสร้างของสารประกอบทางเคมีและไอโซโทปต่าง ๆ ได้อย่างแม่นยำ

เครื่องแมสสเปกโตรมิเตอร์ช่วยให้แยกนิวเคลียสอะตอมตามความสัมพันธ์ระหว่างมวลและประจุ