21-3 Vedenie elektrického prúdu v plynoch

21-3 Vedenie elektrického prúdu v plynoch

Ďalší dôležitý krok na poli elektrických vlastností látok vykonal slávny anglický fyzik J.J. Thomson¹⁰. Kým Faraday skúmal elektrický prúd vedený kvapalinami, tak J.J.¹¹ (lebo jeho kolegovia a študenti ho prezývali len takto) sa sústredil na tok elektrického prúdu v plynoch.

V moderných mestách v polovine 20-ho storočia, ak sa človek vydal večer do ulíc, mohol obdivovať mnohé žiariace reklamné „neónky“, plnené neónom (žiari prenikavo červenou farbou) a héliom (žiari bledozelenou farbou). Neskôr sa k  osvetleniu interiérov začali široko používať žiarivky využívajúce fluorescenčné trubice (používajú sa dodnes). V týchto trubiciach tečie v zriedenom plyne elektrický prúd pod vysokým napätím; jedná sa o jav, ktorý J.J. Thomson skúmal celý svoj život. Rovnako, ak v kvapalinách aj v plynoch vzniká elektrický prúd vďaka pohybu kladných a záporných iónov, ktoré sa v elektrickom poli pohybujú vzájomne opačným smerom. Kladné ióny sa podobajú tým iónom, ktorými sme sa stretli v prípade kvapalín (sú to kladne nabité atómy alebo molekuly daného plynu), avšak záporné ióny majú výrazne menšiu hmotnosť, a nesú záporný jednotkový elektrický náboj – vieme o nich, že sú to elektróny.

V roku 1897 používal J.J. Thomson ku skúmaniu týchto (vtedy) záhadných častíc prístroj znázornený na obr. 21.2. Jedná sa o sklenenú trubicu, ktorá je plnená zriedeným plynom, kde na jednom konci bola katóda, kým na boku sa nachádzala anóda. V dôsledku tohto usporiadania záporné ióny „katódového lúča“ minuli anódu, leteli rovno ďalej, a narazili na rozšírenú stenu trubice (na obrázku vpravo). Tento rozširujúci sa koniec bol z vnútra potiahnutý fluoreskujúcou látkou, ktorá zablikala vždy v mieste dopadu rýchlo sa pohybujúcej častice. Táto trubica sa veľmi podobá na obrazovku starších televíznych prijímačov (spred éry LCD, plazmových a LED obrazoviek), v ktorých obraz vznikal vďaka tenkému elektrónovému zväzku, ktorý sa „rozmetal“ po fluoreskujúcej ploche do 625 vodorovných riadkov 50-krát za jednu sekundu. Thomson (v tejto rannej ére elektroniky) sa však uspokojil s výrazne menej senzačným pohľadom. Thomson napríklad umiestnil kovový kríž do cesty elektrónovému zväzku, a spozoroval, že ten vrhá tieň na fluoreskujúcu plochu obrazovky, čím sa dokázalo, že tieto čiastočky (elektróny) sa pohybujú po priamke rovnako ako svetlo.