لماذا سميت الاشعه المهبطيه بهذا الاسم

لماذا سميت الاشعه المهبطيه بهذا الاسم، يعدّ علم الفيزياء من أمتع العلوم على الإطلاق فهو يفسّر العديد من الظواهر التي نراها من حولنا، ومن بين هذه الظواهر الإشعاعات المختلفة المرئية وغير المرئية، وفي هذا المقال سنسلط الضوء على الأشعة المهبطية التي نراها في أجهزة التلفاز القديمة وبعض شاشات أجهزة القياس في المختبرات الطبية والفيزيائية وسنعرف في هذا المقال أيضاً لماذا سميت الاشعه المهبطيه بهذا الاسم، فابقوا معنا.

ما هي الاشعه المهبطيه

تعرف الأشعة المهبطية أو ما يسمّى بأشعة الكاثود، بأنها تيار من الإلكترونات التي تنتقل من القطب السالب (الكاثود) في أنبوب تفريغ يحتوي على غاز عند ضغط منخفض إلى القطب الموجب الذي يسمّى الأنود والذي يمكن أن يكون جسيم معدني، وتعرف أيضًا على أنها مجموعة من الإلكترونات تنبعث من خيوط ساخنة في أنابيب إلكترون معينة، تركز أشعة الكاثود على هدف صلب (مضاد الكاثود) وتنتج أشعة مرئية، وتولد درجات عالية من الحراراة عندما تصطدم هذه الأشعة بالجسيمات الأخرى، تستخدم هذه الأشعة في أجهزة القياس الإلكتروني وفي شاشات التلفاز القديم، حيث تكون الشاشة عبارة عن صندوق مفرغ من الهواء وفي نهايته مدفع إلكتروني يمثّل المهبط أو الكاثود وفي وسطها صفائح أو أسلاك معدنية وعندما تخرج الجزيئات التي ينتجها المدفع الإكتروني تصطدم بالصفائح والأسلاك المعدنية مما يسبب انتشار الضوء الذي ينعكس على شاشة العرض، ولأنّ هذه الأشعة تتأثر بالإشعاع المغناطيسي والكهربائي فإن هذين الحقلين يستخدمان في شاشات الأشعة المهبطية لتوجيه مسار هذه الأشعة والتحكم في شدها مما يغير من شدة الضوء الظاهرعلى الشاشة فتظهر الصور أو الألوان على الشاشة.^[1]

شاهد أيضًا: لماذا سميت الاقمار الصناعية بهذا الاسم

لماذا سميت الاشعه المهبطيه بهذا الاسم

الأشعه المهبطيه هي حزمة من الإلكترونات لها خصائص معينة تمّت ملاحظتها في أنابيب التفريغ، وسميت الأشعة المهبطية بهذا الاسم لأنها تنتقل من القطب السالب ( أو ما يسمّى المهبط باللغة العربية والكاثود باللغة الإنجليزية) وتتجه بخط مستقيم نحو القطب الموجب (الذي يسمّى المصعد باللغة العربية والأنود باللغة الإنجليزية)، ولأنها تصدر من المهبط فقد تمّت تسميتها بالأشعة المهبطية، لوحظت الأشعة المهبطية لأول مرة في عام 1859 من قبل الفيزيائيين الألمان يوليوس بلوكر ويوهان فيلهلم هيتورف،  وتم تسميتها بالأشعة المهبطية أو بالإنجليزية Cathode Ray  من قبل يوجين غولدشتاين كاثودينستراهلين في عام 1876.

أنبوب الأشعة المهبطية

نستخدم في الوقت الحاضر أنابيب الأشعة المهبطية والتي كانت تسمّى سابقاً أنابيب تفريغ الغاز أو أنابيب كروكس، تتكون أنابيب الأشعة المهبطية من زجاج مفرغ مع قطبين معدنيين وغاز متخلخل داخل الزجاج، عندما يتم تطبيق فرق جهد عبر الأقطاب الكهربائية ، تبدأ الإلكترونات في الانبعاث من القطب السالب باتجاه القطب الموجب وتتسارع داخل الغاز بسبب فرق الجهد العالي هذا، تثير هذه الإلكترونات ذرات الغاز ، مما يؤدي إلى انبعاث الإشعاع الكهرومغناطيسي، وبنتيجة لذلك ، يصبح مسار الإلكترونات مرئيًا، وقد بينت التجارب التي قام بها العلماء على أنابيب الأشعة المهبطية أن هذه الأشعة تتأثر بالحقول الكهربائية والمغناطيسية حيث يمكن لهذه الحقول لأن تحرفها عن مسارها المستقيم، وقد استغل العلماء هذه النقطة في اختراع شاشات التلفاز.

شاهد أيضًا: لماذا سميت الاحماض النووية بهذا الاسم

 خصائص الأشعة المهبطية

وبعد أن تعرفنا على الأشعة المهبطية وعلمنا لماذا سميت الأشعة المهبطية بهذا الاسم سندرج لكم في السطور الآتيه بعضًا من خواص هذه الأشعة:^[2]

• الأشعة المهبطية هي حزمة أو سيل يتكون من عدد هائل من الإلكترونات المتحركة.
• الأشعة المهبطية شحنتها سالبة.
• تسير الأشعة المهبطية وفق خطوط مستقيمة من القطب السالب الذي يمثل المهبط إلى القطب الموجب الذي يسمّى بالمصعد.
• تتأثر الأشعة المهبطية بالحقول الكهربائية والمغناطيسية حيث يمكن لهذه الحقول لأن تحرفها عن مسارها المستقيم.
• تسبب الأشعة المهبطية تسخين الأسطح التي تصطدم بها وتنشر حرارة عالية نسبياً.
• لا تتأثر الأشعة المهبطية بنوع الغاز المستخدم داخل الأنبوب الزجاجي.
• تتميز الأشعة المهبطية بان لها كتلة وهي ليست مجرد إشعاعات، ولكن كتلتها صغيرةٌ جدًا.
• يمكن للأشعة المهبطية أن تخترق الأجسام التي تصطدم بها.
• تتميز الأشعه المهبطية بسرعتها الكبيرة جدًا ولكنها لا تتجاوز سرعة الضوء.

استخدامات الأشعة المهبطية

للأشعة المهبطية العديد من الإستخدامات في المجالات المختلفة ومنها:

• تستخدم الأشعة المهبطية في أنابيب الأشعة المهبطية CRT والتي تستخدم في شاشات التلفاز وشاشات أجهزة القياس الإلكترونية مثل راسم الإشارة.
• تستخدم الأشعة المهبطية في إنتاج الأشعة السينية.
• تستخدم الأشعة المهبطية في المجاهر الإلكترونية التي تستخدم لدراسة تفاصيل الكائنات الدقيقة.
• لها استخدام في علوم الإلكترونيات حيث يمكن من خلالها قياس نسبة الشحنة إلى الكتلة في الإلكترونيات.

شاهد أيضًا: لماذا سميت الاشعة السينية بهذا الاسم

اكتشاف الأشعة المهبطية

في عام 1838 ، طبّق العالم مايكل فاراداي جهدًا عاليًا بين قطبين معدنيين عند طرفي الأنبوب الزجاجي الذي تم إخلاءه جزئيًا من الهواء ، ولاحظ وجود قوس ضوئي غريب بدايته عند الكاثود (القطب السالب) ونهايته عند القطب الموجب، وفي عام 1857 ، قام الفيزيائي الألماني ونافخ الزجاج هاينريش جيسلر بامتصاص المزيد من الهواء بمضخة محسّنة، ووجد أنه بدلاً من القوس ، كان هناك توهج يملأ الأنبوب، كان تفسير هذه التأثيرات هو أن الإلكترونات الحرة المتسارعة ذات الجهد العالي والذرات المشحونة كهربائيًا (الأيونات) موجودة بشكل طبيعي في هواء الأنبوب، وعند الضغط المنخفض، تصطدم الإلكترونات الحرّة بذرات الغاز الموجود في الزجاج مما يؤدي إلى تحرير المزيد من الأيونات الموجبة والإلكترونات والسالبة، وهذه الإلكترونات الجديدة تسبب تحرير المزيد من الأيونات والإلكترونات مما يسبب التوهّج.

اكتشاف الإلكترون

كانت الأشعة المهبطية سبباً في اكتشاف جسيم جديد يدى الإلكترون، فإلى الوقت الذي تم فيه اكتشاف الأشعة المهبطية ، كانت الذرات هي أصغر الجسيمات المعروفة لدى العلماء، وكان يُعتقد أنها غير قابلة للتجزئة، ولكن ما يحمل التيارات الكهربائية كان يشكل لغزًا بالنسبة لهم، وخلال الربع الأخير من القرن التاسع عشر ، تم إجراء العديد من التجارب التاريخية باستخدام أنابيب كروكس لتحديد ماهيّة الأشعة المهبطية، وتمّ وضع نظريتين حيث اعتقد كروكس وآرثر شوستر أنهما جسيمات من “مادة مشعة”، أي أنها ذرات مشحونة كهربائيًا بينما اعتقد العلماء الألمان إيلهارد فيدمان ، وهاينريش هيرتز ، وغولدشتاين أنها كانت شكل جديد من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي.

تم حل الجدل في عام 1897 عندما قاس العالم تومسون بقياس كتلة أشعة الكاثود ، موضحًا أنها مصنوعة من جزيئات ، لكنها أخف وزنًا بحوالي 1800 مرة من أخف ذرة وهي الهيدروجين، لذلك ، لم تكن ذرات ، بل جسيمًا جديدًا ، وهو أول جسيم دون ذري يتم اكتشافه ، والذي أطلق عليه في الأصل اسم “الجسيم” ولكنه سُمي لاحقًا باسم الإلكترون وسرعان ما تم التعرف على أنها الجسيمات التي تحمل التيارات الكهربائية في الأسلاك المعدنية ، وتحمل الشحنة الكهربائية السالبة للذرة.^[1]

الفرق بين الأشعة المهبطية وأشعة الضوء

على الرغم من أنّ الأشعة المهبطية تسبب توهج أنبوب الإشعاع إلى أنها لا تعدّ من ضمن إشعاعات الضوء المرئي وفيما يأتي نبيّن لكم أوجه الشبه والاختلاف بين كل من الأشعة المهبطية والأشعة المرئية:^[2]

أوجه الشبه:

• من الحيث اتجاه سير الإشعاع: تسير الأشعة المهبطية داخل الأنابيب بخط مستقيم من القطب السالب إلى الموجب، وكذلك فإن الإشعاع الضوئي يسير في اتجاه مستقيم والدليل على ذلك تكون خيال للأجسام التي يسقط عليها الضوء.
• من حيث رفع حرارة الأجسام التي يسقط عليها: فكما ذكرنا في الفقرات السابقة من هذا المقال أن الأشعة المهبطية تسبب تسخين الأجسام التي تسقط عليها وترفع درجة حرارتها فإن الضوء كذلك يمتلك هذه الخاصية وإن كان تأثير التسخين بالنسبة للضوء أقل منه للأشعة المهبطية.

أوجه الاختلاف:

• من حيث الكتلة: للأشعة المهبطية كتلة رغم صغرها الشديد حيث أن وزن الإلكترونات أصغر من ذرة الهيدروجين بـ 1800 مرة إلا أنها في النهاية عبارة عن كتلة، أما الضوء فهو عبارة عن إشعاعات عديمة الكتلة، ولتوضيح الفرق بين الإثنين يمكن أن نسلط الأشعة المهبطية على مروحة قابلة للدوران حول محور وبالتالي فإن هذه الأشعة ستسبب دوران المروحة بينما الضوء لن يسبب ذلك.
• من حيث التأثّر بالحقول الكهربائية والمغناطيسية: تتأثر الأشعة المهبطية بالحقول الكهربائية والمغناطيسية حيث يمكن لهذه الحقول لأن تحرفها عن مسارها المستقيم، يبنما الضوء لا يتأثر بالحقول الكهربائية والمغناطيسية.

إلى هنا أعزاءنا زوار موقع تصفح نصل وإياكم الى نهايه هذا المقال الذي قدمناه لكم بعنوان لماذا سميت الاشعة المهبطية بهذا الاسم والذي تعرفنا فيه على مفهوم الأشعه المهبطيه وخصائصها وعلمنا لماذا سميت بهذا الاسم نرجو أن تكونوا قد استفدتم من هذا المقال نلقاكم في مقالات أخرى والسلام عليكم ورحمه الله.