Reader - Studium Generale

Hoofdstuk 3
Straling en verbazing
De negentiende eeuw eindigt met twee ontdekkingen die voor de fysica van de twintigste eeuw van
cruciale betekenis zouden zijn:
- In 1895 ontdekt Wilhelm Röntgen de X-stralen.
- In 1897 ontdekt Joseph John Thomson het elektron.
Beide ontdekkingen vloeiden voort uit experimenten met kathodestraal-buizen.
3.1. WAT VOORAFGING: ONTDEKKING VAN DE KATHODE-STRALEN
1705
De Engelse natuurkundige Francis Hauksbee ontdekt dat in een gesloten glazen kolf waaruit met een
vacuümpomp de meeste lucht weggezogen werd, vreemde lichtverschijnselen optreden wanneer de
glaswand door wrijving elektrisch opgeladen wordt.
1715
De Engelse arts en natuurkundige William Watson construeert een luchtledige glazen kolf waarin twee
metalen platen zijn aangebracht (elektroden) om na te gaan hoe elektriciteit zich door het luchtledige
voortplant. Hij observeert de fraaie, gekleurde lichtverschijnselen die in de glazen buis te zien zijn.
1855-57
De Duitse instrumentenmaker Heinrich Geissler bouwt een kwikpomp waarmee hij een veel beter
vacuüm verwezenlijkt dan tot dan toe mogelijk was. Daarmee construeerde Geissler een luchtledige
glazen buis met twee permanente elektroden.
1857
Julius Plücker, een Duits wiskundige en natuurkundige, experimenteert met de vacuümbuizen van
Geissler. Hij doet de belangrijke ontdekking dat de lichtgloed die ontstaat door de elektrische ontlading in
de buis afgebogen wordt door een magneet.
Hiermee was aangetoond dat uit de kathode (negatieve elektrode) "iets" vrijkwam dat zich gedraagt als
een flexibele elektrische stroom in het luchtledige, zoals blijkt uit de reactie op een magnetisch veld. De
onbekende "negatieve stralen" brengen het verdunde gas in de buis tot oplichten, en veroorzaakten ook
een lichtgloed waar ze de glazen wand raakten.
1869
De Duitse natuurkundige Johann Wilhelm Hittorf experimeneert verder met elektrische ontladingen in
glazen buizen met extreem verdund gas. Door de binnenkant van de buis me fosfor te bestrijken, bekomt
hij sterke lichteffecten. Hittorf ontdekt dat de stralen die uit de kathode komen schaduwen werpen van
voorwerpen op hun baan, en dat de geheimzinnige "Strahlen des Glimmens" zich dus, bij afwezigheid
van een magnetisch veld, rechtlijnig voortplanten.
Jaren 1870
De Duitse natuurkundige Eugen Goldstein bestudeert de chemische reacties die de stralen uit de kathode
in het verdunde gas kunnen veroorzaken. Hij ontdekt dat de stralen loodrecht uit de kathode ontsnappen
en dat de bundel convergerend gemaakt kan worden, zodat ze geconcentreerd op één punt terecht komt,
door een aangepast vorm van de kathode. Goldstein spreekt voor het eerst van kathode-stralen.
Jaren 1880
De Britse natuurkundige William Crookes experimenteert met vele types gasontladingsbuizen, en ontdekt
dat de kathodestralen ook warmte en mechanische arbeid kunnen produceren. Hij interpreteert de
kathode-stralen als een "torrent of molecules", een stroom van elektrische negatief geladen deeltjes.
Bodifee, Hoe wankel is de wereld? 2013 24