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Histoire du rayon cathodique

Histoire du rayon cathodique

Un rayon cathodique est un faisceau d'électrons dans un tube à vide se déplaçant de l'électrode chargée négativement (cathode) par une extrémité à l'électrode chargée positivement (anode) de l'autre, en passant par une différence de tension entre les électrodes. Ils sont aussi appelés faisceaux d'électrons.

Comment fonctionnent les rayons cathodiques

L'électrode à l'extrémité négative s'appelle une cathode. L'électrode à l'extrémité positive s'appelle une anode. Puisque les électrons sont repoussés par la charge négative, la cathode est considérée comme la "source" du rayon cathodique dans la chambre à vide. Les électrons sont attirés par l'anode et se déplacent en lignes droites dans l'espace entre les deux électrodes.

Les rayons cathodiques sont invisibles mais ont pour effet d'exciter les atomes dans le verre opposé à la cathode, par l'anode. Ils se déplacent à grande vitesse lorsque les électrodes sont alimentées en tension et que certaines contournent l'anode pour heurter le verre. Les atomes dans le verre sont alors portés à un niveau d'énergie supérieur, produisant une lueur fluorescente. Cette fluorescence peut être améliorée en appliquant des produits chimiques fluorescents sur la paroi arrière du tube. Un objet placé dans le tube va projeter une ombre, montrant que les électrons défilent en ligne droite, un rayon.

Les rayons cathodiques peuvent être déviés par un champ électrique, ce qui montre qu’il est composé de particules électroniques plutôt que de photons. Les rayons des électrons peuvent également passer à travers une mince feuille de métal. Cependant, les rayons cathodiques présentent également des caractéristiques analogues à celles des ondes dans les expériences sur réseau cristallin.

Un fil entre l'anode et la cathode peut renvoyer les électrons à la cathode, complétant ainsi un circuit électrique.

Les tubes cathodiques constituaient la base de la radiodiffusion et de la télévision. Les téléviseurs et les écrans d’ordinateur étaient des tubes cathodiques (CRT) avant le lancement des écrans plasma, LCD et OLED.

Histoire des rayons cathodiques

Avec l'invention de la pompe à vide en 1650, les scientifiques ont pu étudier les effets de différents matériaux dans les aspirateurs. Bientôt, ils ont étudié l'électricité sous vide. Dès 1705, il avait été constaté que dans le vide (ou à proximité du vide), les décharges électriques pouvaient parcourir une plus grande distance. De tels phénomènes sont devenus populaires en tant que nouveautés et même des physiciens réputés tels que Michael Faraday en ont étudié les effets. Johann Hittorf découvrit les rayons cathodiques en 1869 en utilisant un tube de Crookes et remarqua les ombres projetées sur la paroi incandescente du tube opposé à la cathode.

En 1897, J. J. Thomson découvrit que la masse des particules contenues dans les rayons cathodiques était 1800 fois plus légère que l’hydrogène, l’élément le plus léger. Ce fut la première découverte de particules subatomiques, appelées électrons. Il a reçu le prix Nobel de physique de 1906 pour ce travail.

À la fin du XIXe siècle, le physicien Phillip von Lenard étudia attentivement les rayons cathodiques. Son travail avec eux lui valut le prix Nobel de physique de 1905.

L'application commerciale la plus populaire de la technologie des rayons cathodiques consiste en des téléviseurs et des moniteurs informatiques traditionnels, bien que ceux-ci soient remplacés par des écrans plus récents tels que les OLED.


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