Hogyan keletkeznek a katódsugarak?

Katódsugarak akkor keletkeznek, amikor egy vákuumcsőben lévő katód és anód közé nagy feszültséget kapcsolunk. A katód egy negatív töltésű elektróda, míg az anód egy pozitív töltésű elektród. A feszültség rákapcsolásakor elektronok bocsátanak ki a katódból, és az anód felé haladnak. Ezeket az elektronokat katódsugaraknak nevezzük.

A katódsugarak keletkezése a fotoelektromos hatással magyarázható. Amikor a fény egy fémfelületet ér, elektronokat bocsáthat ki a felületről. Ennek az az oka, hogy a fénykvantumok (fotonok) energiája átkerül az elektronokhoz, elegendő energiát adva nekik ahhoz, hogy legyőzzék a fématomok vonzó erejét és elmeneküljenek a felszínről.

A katódsugárcsőben a katódot magas hőmérsékletre melegítik. Emiatt a katód felületéről termikus emisszió révén elektronok bocsátanak ki. A termikus emisszió az elektronok kibocsátása forró felületről. A katódból kibocsátott elektronokat ezután az elektródák közé kapcsolt nagy feszültség az anód felé gyorsítja.

A katódsugarakat mágneses mező segítségével sugárnyalábbá lehet fókuszálni. A mágneses tér hatására a katódsugarak elektronjai körpályán mozognak. A kör sugarát a mágneses tér erőssége és az elektronok sebessége határozza meg. A mágneses tér erősségének beállításával a katódsugarak egy pontra fókuszálhatók.

A katódsugarakat számos alkalmazásban használják, beleértve a televíziókészülékeket, az elektronmikroszkópokat és a röntgenkészülékeket. A televíziókészülékekben katódsugarakat használnak a kép képernyőn történő létrehozására. Az elektronmikroszkópokban katódsugarakat használnak a tárgyak nagyítására. A röntgengépekben katódsugarakat használnak röntgensugárzás előállítására.