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Sezione C
L’atomo da Dalton a Bohr
4
2. Le scariche nei gas: la scoperta
dei raggi catodici
La sperimentazione più ricca di risultati venne iniziata nel 1854 da un mae-
stro vetraio tedesco, Heinrich Geissler, che studiò il passaggio della corrente
elettrica nei gas.
Egli utilizzò un tubo di vetro con due elettrodi, uno positivo (
anodo
) e uno nega-
tivo (
catodo
), saldati internamente alle due estremità. Dal tubo, modificato poi
dal fisico inglese
William Crookes
(1832-1919), dal quale prese il nome, poteva
essere tolta aria con una pompa aspirante fino a ottenere la pressione deside-
rata (
Figura 4
).
I due elettrodi venivano collegati a un generatore di tensione, un apparecchio
cioè capace di spostare le cariche elettriche. Tale capacità, detta differenza di
potenziale (d.d.p.), viene misurata in volt (V). Variando la d.d.p. applicata agli
elettrodi (e la pressione del gas contenuto nel tubo), si osservavano fenomeni
diversi: non si aveva alcun effetto oppure il tubo era percorso da una scarica
elettrica o ancora era pervaso da una luminosità diffusa.
I risultati più sorprendenti si ebbero con una d.d.p. di circa 20 000 V e
una pressione del gas inferiore a 0,5 mmHg. In queste condizioni, infatti,
il vetro emanava una fluorescenza verdastra dalla parte opposta al catodo
(l’elettrodo negativo), indipendentemente dalla posizione dell’anodo (
Fi-
gura 5
).
Il catodo sembrava emettere dei raggi, che nel 1886 furono chiamati dal fisico
tedesco
Eugen Goldstein raggi catodici
. Questi viaggiavano in linea retta attra-
verso il tubo, ma, se sottoposti a un campo magnetico o a un campo elettrico,
ne venivano deviati (
Figura 6
). Dal senso di tali deviazioni si dedusse che i raggi
catodici dovevano avere carica elettrica negativa.
Figura 4
Tubo di Crookes.
Figura 5
La fluorescenza è indipendente
dalla posizione dell’anodo nel tubo
di Crookes.
anodo
alla pompa a vuoto
catodo
catodo (-)
alla pompa
a vuoto
anodo (+)
differenza di potenziale
20 000 V
catodo
anodo
Negli anni successivi, Crookes dimostrò che i raggi catodici erano sicuramente
costituiti da particelle, poiché facevano girare un mulinello posto sul loro per-
corso, così come una manciata di sassi che colpisca un oggetto ne determina
il movimento. Si scoprì anche che essi non potevano attraversare la materia.
Infatti una lamina metallica sagomata a croce di Malta, posta sul loro cammino,
ne bloccava il flusso, proiettando sul fondo del tubo la caratteristica ombra
(
Figura 7
).
Da tutte queste osservazioni si concluse che:
i raggi catodici sono costituiti da particelle dotate di carica negativa.
catodo
catodo
anodo
forato
Figura 6
Se i raggi catodici attraversano un campo elettrico (o un campo magnetico), ne vengono deviati.
carica elettrica
electric charge
raggi catodici
cathode
rays
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