Tubo di Crookes a croce di Malta
Descrizione e funzionamento
Questo tubo serve per dimostrare la propagazione rettilinea dei raggi catodici (elettroni veloci) nel vuoto.
Il tubo è a forma di pera (quasi un tronco di cono) alle cui estremità sono presenti da una parte un disco in alluminio che funge da catodo e dall'altro il fondo di vetro.
Le foto scelte sono molto chiare.
Vicino al fondo c'è una lamina di alluminio ribaltabile a forma di croce di Malta.
In basso, prima della croce di Malta, è posto l'anodo.
In alcuni esemplari la croce è anche l'anodo.
La pressione del gas residuo è di circa 0,13 Pa.
Il tubo va alimentato con un Rocchetto di Ruhmkorff o in alternativa con un Alimentatore ad alta tensione facendo attenzione a connettere il catodo al polo negativo e l'anodo al polo positivo dell'alimentatore. Nella foto sottostante il connettore nero è applicato all'anodo mentre quello rosso al catodo. Gli elettroni, per il forte campo elettrico, vengono emessi a freddo dal catodo e, accelerati verso l'anodo, proseguono però in linea retta verso il fondo del tubo.
All'inizio dell'esperimento la croce è in posizione ed è un ostacolo per gli elettroni provenienti dal catodo; dunque sul vetro in fondo, che diventa fluorescente se colpito dagli elettroni, la croce proietta un'ombra netta.
Quando poi si abbatte la croce, la zona che era in ombra diviene più brillante perché le zone precedentemente colpite dagli elettroni si erano saturate risultando meno luminose (vedere il video in sitografia). Questa ed altre osservazioni mostrano che gli elettroni escono perpendicolarmente alla superficie del catodo e si spostano in linea retta, qualunque sia la posizione dell’anodo.
Gli elettroni che colpiscono il vetro, oltre alla fluorescenza, provocano l'emissione di deboli raggi X, comunque pericolosi; pertanto si consiglia di eseguire l'esperienza per un breve tempo.
Quando si usa il rocchetto di Ruhmkorff si tenga presente che non è una macchina con tensione di uscita in c.c. . Infatti la tensione alla sua uscita presenta una lunga semionda a bassa tensione e una semionda con un picco di tensione stretto e molto elevato che ne fa la caratteristica principale per i suoi impieghi.
Si noti bene che, nella prima parte del video sotto, gli elettroni vengono deviati verso il basso da una bacchetta carica negativamente, che viene mossa nella parte superiore verso destra. Solo quando la bacchetta viene allontanata si vede l'ombra netta sul fondo del tubo.
Esperienze
| Esperienze possibili | Descrizione |
|---|---|
| Esperienza con tubo con croce di Malta | Diffusione rettilinea degli elettroni |
| Deflessione magnetica | Verifica della regola della mano sinistra mettendo in relazione la direzione e il verso della deflessione (esce perpendicolare al palmo della mano), la direzione e il verso del campo magnetico (le quattro dita) e la direzione e il verso della velocità degli elettroni (il pollice a 90° rispetto alle 4 dita e sullo stesso piano). |
| Introduzione all'ottica elettronica | Posizionando una sola Bobina di Helmoltz perpendicolarmente al tubo si può osservare, variando la corrente della bobina, l'immagine rotante dell'ombra e il suo ingrandimento. |
Sitografia
| Link | Descrizione |
|---|---|
| https://www.youtube.com/watch?v=Xt7ZWEDZ_GI&cbrd=1 | Video breve e significativo |
| Museo Virtuale Istituto Montani | Descrizione dello strumento e bibliografia |