阴极射线管

阴极射线管

盖斯勒管发出的奇光异彩，引起了英国科学家威廉·克鲁克斯极大的兴趣。在盖斯勒工作的基础上，克鲁克斯致力于提高玻璃管真空度的研究，以便更好地观察玻璃管中气体的发光情况。经过深入探索，反复实验，研制出了以他的名字命名的“克鲁克斯管”。使玻璃管内的真空度在原来的基础上，又提高了几万倍，已不到0．01帕。用这种高真空度的玻璃管，进行气体放电现象的实验，取得了不寻常的效果：以前放电时的发光现象看不到了，而在阴极对面的玻璃管壁上却看到了奇妙的黄绿色的光。玻璃本身是不会发光的，那么，这种带有颜色的光究竟是怎么产生的呢？为了寻找答案，克鲁克斯对实验进行了认真的分析，他认为只有一种可能的解释：从阴极发射出了一种人们看不到的射线，或者是一种尚未被人们认识的极其微小的粒子，这种射线或微小的粒子与玻璃管壁相撞后，产生了一种发光现象。为了验证这种推断是否正确，克鲁克斯制作出一个形状很像鸭梨的大玻璃管，并在管内安装了两个电极。实验时，他首先将管中的气体抽出，使管内形成高度的真空；然后，在两个电极之间加入高压。实验中，他清楚地看到了那诱人的黄绿色的光，但发光位置仅限于梨形玻璃管的底部。然而，引起管壁发光的这种物质到底是什么，他仍然没有认识清楚。但是，有一点是可以肯定的，这种物质是从阴极发射出来的，因此，克鲁克斯把它叫做“阴极射线”；产生这种射线的玻璃管叫做“阴极射线管”，也就是前面谈到的克鲁克斯管。

“阴极射线”的真实身份究竟是什么呢？它是一种“光波”，还是一种“粒子流”，这是大家非常关注的问题，关于这个谜团，人们曾经争论了长达20多年。在这期间，不少人设计过各种各样的实验，用来研究、观察这种射线的行为。有的科学家在真空玻璃管中的两个电极之间，放置一个用云母片制作的小风车，当接通电源时，可以看到小风车立即旋转起来。凡是亲手玩过风车的，或者看见别人玩过风车的人，都会有这样的常识：把小风车放在阳光下，不论照射的阳光有多强，只要没有刮风，风车是不会转动的；只有被风吹动，或者拿着风车向前跑动时，风车才会旋转起来。可见，要想使风车转动，必须给它一个推力。由此，人们联想到玻璃管中的小风车，一定是受到了足够大的作用力，才转动起来的。像光线那样的射线，显然没有那么大的冲击力能够让风车转起来。那么，使小风车转动起来的真正原因是什么呢？有人认为，一定是高速运动的粒子流在起作用吧！

进而，人们推断：从阴极发射出来的射线并不是一般的无形射线，如太阳光、灯光等，而应是粒子流。由此人们得出结论，阴极射线不是别的，而是由阴极发射出来的高速运动的粒子流，这些粒子被人们称为阴极射线粒子。至此，人们对阴极射线的认识取得了突破性的进展。

然而，问题并没有了结。人们自然会问，阴极射线粒子到底是一种什么样的粒子呢？为了进一步揭开这个谜底，人们同样设计了不同形式的实验，对这种粒子的性质进行了深入细致地研究。其中具有代表性的一个实验是这样的：首先，在靠近阴极射线管的下方，放置一个马蹄形磁铁。当管中的电极板接通电源时，可以清楚地看到，玻璃管壁发光的位置向上偏移，表明射线粒子受到一种向上的作用力；随后，人们把磁铁拿开，而在射线管附近放置一对金属板。将金属板与电源的正、负极相接，这时，看到玻璃管壁发光部位向下偏移了。根据阴极射线粒子在电磁场中的运动情况，可以清楚地知道，这种粒子带有电荷，并且带的电荷是负的。这样，人们经过一系列的实验研究，终于对阴极射线粒子的性质有了更加深入的认识，克鲁克斯为此做出了重要的贡献；同时，也为人们进一步彻底认清阴极射线粒子的真面目，奠定了坚实的基础。