Wie entstehen Kathodenstrahlen?

Kathodenstrahlen entstehen, wenn in einer Vakuumröhre eine Hochspannung zwischen einer Kathode und einer Anode angelegt wird. Die Kathode ist eine negativ geladene Elektrode, während die Anode eine positiv geladene Elektrode ist. Beim Anlegen der Spannung werden Elektronen von der Kathode emittiert und wandern zur Anode. Diese Elektronen werden Kathodenstrahlen genannt.

Die Entstehung von Kathodenstrahlen kann durch den photoelektrischen Effekt erklärt werden. Wenn Licht auf eine Metalloberfläche trifft, kann es zur Emission von Elektronen aus der Oberfläche führen. Denn die Energie der Lichtquanten (Photonen) wird auf die Elektronen übertragen und gibt ihnen so genug Energie, um die Anziehungskraft der Metallatome zu überwinden und von der Oberfläche zu entkommen.

In einer Kathodenstrahlröhre wird die Kathode auf eine hohe Temperatur erhitzt. Dies führt dazu, dass Elektronen durch thermionische Emission von der Oberfläche der Kathode emittiert werden. Thermionische Emission ist die Emission von Elektronen aus einer heißen Oberfläche. Die von der Kathode emittierten Elektronen werden dann durch die zwischen den Elektroden angelegte Hochspannung zur Anode beschleunigt.

Die Kathodenstrahlen können mithilfe eines Magnetfelds zu einem Strahl fokussiert werden. Das Magnetfeld bewirkt, dass sich die Elektronen in den Kathodenstrahlen auf einer Kreisbahn bewegen. Der Kreisradius wird durch die Stärke des Magnetfeldes und die Geschwindigkeit der Elektronen bestimmt. Durch Anpassen der Stärke des Magnetfelds können die Kathodenstrahlen auf einen Punkt fokussiert werden.

Kathodenstrahlen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter in Fernsehgeräten, Elektronenmikroskopen und Röntgengeräten. In Fernsehgeräten werden Kathodenstrahlen verwendet, um das Bild auf dem Bildschirm zu erzeugen. In Elektronenmikroskopen werden Kathodenstrahlen zur Vergrößerung von Objekten verwendet. In Röntgengeräten werden Kathodenstrahlen zur Erzeugung von Röntgenstrahlen verwendet.