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Tubo di Crookes A
E’ costituito da un tubo di vetro contenente del gas, ai cui estremi vi sono degli elettrodi collegati ad un generatore ad alto potenziale. Il tubo è collegato ad una macchina pneumatica e mediante essa facciamo man mano diminuire la pressione all’interno del tubo.

Fase 1
Da principio la scarica non passa a causa della notevole distanza fra gli elettrodi, ma appena si produce una debole rarefazione essa avviene con numerose scintille poco dissimili da quelle che si osservano a pressione ordinaria.
Quando la pressione nel tubo è scesa a qualche mm di Hg la scarica assume un andamento regolare e silenzioso, il gas rarefatto diviene luminescente formando strisce luminose serpeggianti il cui colore dipende dal gas contenuto nel tubo e dalla natura degli elettrodi.

Tubo di Crookes B
Fase 2
Riducendo la pressione all’ordine di 1 mm Hg il nastro luminoso si allarga invadendo tutto il tubo mentre la luminosità tende a diminuire nella regione catodica (spazio oscuro di Faraday)

Tubo di Crookes C
Fase 3
Riducendo la pressione a qualche centesimo di mm Hg la colonna luminosa si spezza in più strati che volgono la concavità verso l’anodo e la luce azzurra che circonda il catodo si allontana dall’elettrodo determinando uno spazio oscuro detto di Hittorf.

Tubo di Crookes D
Se si fa diminuire ancora la pressione si osserva che la LP si ritira verso l’anodo mentre la LN invade tutto il tubo. Alle pressioni da 10-3 a 10-4 mmHg scompare anche la luce negativa e, se la tensione è abbastanza alta perché la scarica non cessi, si osserva sulla parete di vetro situata di fronte al catodo una viva fluorescenza verde o azzurra. Questa fluorescenza della parete di vetro prospicente al catodo è dovuta alla proiezione di raggi particolari emanati da questo elettrodo. Essi si chiamano perciò raggi catodici e furono scoperti da Plucker nel 1858. I raggi catodici sono elettroni emessi dal catodo quando viene colpito dagli ioni positivi generatisi nel tubo di scarica.