La scarica elettrica nei gas

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La scarica elettrica nei gas

Lo studio del passaggio dell'elettricità in gas rarefatti iniziò verso la metà dell'800. Le osservazioni vennero effettuate in tubi di vetro pieni d'aria o di altri gas, con due piastre metalliche (elettrodi) fissate all'interno e collegate ad un generatore di corrente.
Quando il tubo è pieno d'aria, anche applicando agli elettrodi una differenza di potenziale molto elevata non si osserva alcun fenomeno in quanto l'aria (e più in generale i gas) a pressione normale, non conduce l'elettricità. (Se l’aria conducesse l’elettricità basterebbe un fulmine per mandarci tutti all’altro mondo; la cosa diventa pericolosa quando il fulmine cade in mare perché l'acqua di mare conduce l'elettricità.)
Il fisico inglese William Crookes, riuscì a fissare, saldando, vetro con metallo costruendo un recipiente detto appunto “tubo di Crookes” in cui era possibile applicare una differenza di potenziale e fare il vuoto con una pompa aspirante. Molti scienziati studiarono, utilizzando tale tubo, il comportamento di gas ionizzati rarefatti, tra questi il fisico inglese Thomson a cui si deve la scoperta dell’ elettrone. Estraendo l'aria dal tubo, per mezzo di una pompa aspirante, fino a ridurre la pressione a pochi millimetri di mercurio, si nota il passaggio della corrente elettrica, prima sotto forma di una scintilla che procede a zigzag, poi sotto forma di una luminosità diffusa che riempie il tubo fino a fargli assumere l'aspetto familiare di quelli al neon. Il colore della luce dipende dal gas con il quale è stato riempito il tubo: rosso per il neon, blu per l'azoto, rosa per l'idrogeno, e così via. Sottraendo ancora aria dall'interno del tubo, fino a raggiungere pressioni dell'ordine del decimo di millimetro di mercurio, la luminosità scompare del tutto, mentre diventa fluorescente la parete di vetro dirimpetto al catodo.
Se ora si volesse dare un'interpretazione a questo fenomeno, è evidente che debba trattarsi di un "quid" che si sprigiona dal catodo eccitando prima la materia che si trova nel tubo e poi, quando questa è stata praticamente eliminata, la zona del tubo posta di fronte ad esso. Già nel 1876, il fisico tedesco Eugen Goldstein, nella convinzione di avere a che fare con una qualche forma di energia, dette, alla radiazione che partiva dal catodo, il nome di "raggi catodici".
Alcuni anni più tardi, il fisico inglese William Crookes, per indagare sulla natura della radiazione catodica, apportò alcune modifiche ai tubi di scarica.
Spostando lateralmente l'anodo, egli osservò che la radiazione continuava a procedere in linea retta dal catodo verso la parete di fronte (anticatodo):

i raggi si propagavano in linea retta
Se nel tubo veniva introdotto un leggerissimo mulinello, scorrevole su un binario, si osservava che esso, sotto l'effetto della radiazione, rotolava, dalla zona del catodo, verso quella opposta. Inoltre, interrompendo la radiazione catodica con un ostacolo, si poteva osservare, sulla parete di vetro posta di fronte, il formarsi di un'ombra netta, priva di aloni:

i raggi erano anche dei corpuscoli dotati di una propria massa
Gli esperimenti mettevano in evidenza che la radiazione che usciva dal catodo non poteva essere della stessa natura della luce, perché una forma di energia immateriale non sarebbe stata in grado di spingere un mulinello a pale; essa inoltre, incontrando un ostacolo, avrebbe dovuto generare, oltre all'ombra, un alone di penombra molto ben visibile. Le evidenze sperimentali suggerivano che doveva trattarsi di uno sciame di corpuscoli.
In seguito si dimostrò che i raggi catodici venivano deviati da un campo magnetico e si orientavano verso la polarità positiva del campo magnetico; pertanto non solo questi raggi erano delle particelle ma dovevano possedere anche una carica elettrica, la quale, tenuto conto del senso della deviazione, doveva essere di segno negativo. Fu infine deciso di riservare a queste particelle, e non alle cariche elettriche, come si era fatto in precedenza, il nome di elettroni.
Si scoprì successivamente il valore della carica e della massa dell’elettrone che diventava così la più piccola particella di materia mai conosciuta. Esso pesa 1836 volte di meno del peso dell'atomo di idrogeno, il più leggero che esista in natura.

Fonte: http://www.ianua.com/patrizia/scuola/file/2H/atomo3corretto.doc

Sito da visitare: http://www.ianua.com/patrizia/scuola/

Autore del testo: non indicato nel documento di origine

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