Tubo de Crookes
Tubo de Crookes
El tubo de Crookes es un dispositivo desarrollado para el estudio de los rayos catódicos.
Ámbito: Física atómica.
| Fabricante | Procedencia | Fecha |
| Desconocido | Desconocido | Primera mitad del S. XX |
| Nº Catálogo Patrimonio US | Ubicación |
| 2277 |
Vitrina del Decanato - Facultad de Física Temporalmente expuesto en el CRAI |
| Material | Dimensiones |
| Vidrio y metal | 30 x 20 x 10 cm. |
Descripción:
El tubo de Crookes es una invención del científico William Crookes a finales del siglo XIX, siendo una versión mejorada del tubo de Geissler. Este dispositivo se utiliza para el estudio de los rayos catódicos, descubiertos en en 1858 por el físico alemán Julius Plücker. A estos rayos, que hoy sabemos que son electrones, se les llamó así porque nacían en el cátodo, o electrodo negativo, propagándose hasta el ánodo, electrodo positivo.
El tubo de Crookes se compone de varias partes:
- Tubo de vidrio: en cuyo interior se ha hecho el vacío o hay un gas con una presión extremadamente baja (10-5 atm).
- Electrodos metálicos en el interior del tubo: Un electrodo positivo (ánodo) y otro negativo (cátodo).
- Fuentes de alto voltaje: este dispositivo puede requerir el uso de una o dos fuentes de alta tensión.
- Una cruz de malta: fabricada de un metal pesado, típicamente de cinc.
El funcionamiento del tubo de Crookes es el siguiente:
- Generación de los electrones (rayos catódicos): Cuando se aplica una alta tensión entre el cátodo y el ánodo, el fuerte campo eléctrico ioniza algunos átomos del gas residual, es decir, les arranca electrones. En algunos casos, el cátodo puede calentarse (ya sea por la corriente eléctrica o por algún método externo), lo cual facilita que emita electrones. Este proceso se denomina emisión termoiónica. Este proceso está implementado en tubos de Crookes más avanzados, donde el cátodo puede diseñarse para liberar electrones con mayor facilidad.
- Aceleración de los electrones: Cuando se aplica una alta tensión entre los electrodos, se produce una corriente de partículas, rayos catódicos, que viajan desde el cátodo (negativo) hacia el ánodo (positivo). En condiciones de baja presión de gas, estos electrones pueden viajar grandes distancias dentro del tubo, produciendo diferentes efectos visibles, como destellos y luminiscencia en el gas residual o en el propio vidrio del tubo..
- Papel de la cruz de Malta: A la hora de colocar una cruz de Malta en el interior del tubo, al interceptar la corriente de partículas, creará una sombra sobre el extremo opuesto del tubo. En algunos dispositivos, el extremo opuesto al cátodo se recubre con un material fluorescente para facilitar la visualización de éstos.
Interpretación del experimento:
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Los rayos catódicos viajan en línea recta: Cuando se enciende el tubo y se generan los rayos catódicos, estos viajan en línea recta desde el cátodo hacia el ánodo. La cruz de Malta actúa como un obstáculo en la trayectoria de los rayos, y al bloquearlos, se proyecta una sombra en el fondo del tubo. Esto muestra que los rayos catódicos no se dispersan al azar sino que se mueven en línea recta, de forma similar a la luz.
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Los rayos catódicos son partículas: La formación de una sombra nítida en el fondo del tubo de Crookes indica que los rayos son partículas, ya que solo partículas con trayectoria definida pueden crear una sombra tan precisa al ser bloqueadas por un objeto sólido como la cruz de Malta.
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Los rayos catódicos son partículas con carga negativa: La sombra de la cruz de Malta en el extremo opuesto del tubo muestra que los rayos catódicos viajan desde el cátodo hacia el ánodo. Esto permite identificar al cátodo como fuente de los rayos catódicos y determinar que los rayos se dirigen hacia el electrodo positivo.
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