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APLICACIONES III. Tubo de rayos catódicos |
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El tubo de rayos catódicos es
un dispositivo de visualización que inventó
Crookes (1832-1919) en 1875. Se
ha venido empleando en monitores, televisores y osciloscopios,
aunque en la actualidad se está sustituyendo paulatinamente por
las nuevas tecnologías de proyección de imágenes (plasma, LCD,
LED). |
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El
descubrimiento de los rayos catódicos se produjo durante 1858 y 1859 por
Plücker (1801-1868), que
llamó así a rayos que emanaban de una lámpara de vacío. Posteriormente, en 1897,
Thomson (1856-1940)
determinó la relación entre la carga y la masa de los rayos
catódicos, midiendo cuánto se desvían por un campo eléctrico y
la cantidad de energía que llevan. Como se explica en el tema
dedicado a la
Estructura atómica, Thomson dedujo el carácter corpuscular
de los rayos y su naturaleza eléctrica negativa. Además obtuvo la relación
entre su carga y su masa. Esta relación
mostraba que las partículas que componían los rayos catódicos
tenían que ser muy livianas. Poco después, se
les dio el nombre de electrones, y en 1913
Millikan (1868-1953) obtuvo por separado el valor de su carga eléctrica y
de su masa con el experimento de la gota de aceite. |
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A la
izquierda se muestra un esquema de un tubo de rayos
catódicos. Mediante
emisión termoiónica una placa metálica caliente o
cátodo emite electrones, que son acelerados por el campo eléctrico existente entre esa placa o
cátodo (de carga negativa) y otra placa o ánodo (de
carga positiva). El conjunto conforma un cañón de
electrones y se obtiene un haz fino después de que éstos
pasan por una ranura del ánodo. A partir de ahí los electrones entran en el tubo propiamente dicho y se les
aplica, mediante sendos condensadores, un campo eléctrico vertical
y otro campo eléctrico horizontal. Finalmente, el haz de
electrones incide sobre una pantalla fluorescente, donde produce un destello de una intensidad que depende
de la del propio haz. |
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Cada uno de los
campos eléctricos aplicados, por ser
perpendicular a la velocidad inicial de los electrones, produce una
desviación del haz. Variando la intensidad
de estos campos adecuadamente se puede conseguir la desviación
que se desee, tanto vertical como horizontal. De este modo, se
consigue que el haz pueda incidir a lo largo de la pantalla y proporcione a la
misma puntos de intensidad luminosa variable. |
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En el caso de un osciloscopio, la intensidad del
haz se mantiene constante, y la imagen
dibujada reproduce el camino que recorre el haz.
Normalmente, la desviación horizontal se hace
proporcional al tiempo, y la desviación vertical
es proporcional a la señal. Modificando esta señal
vertical, se puede visualizar la evolución en el
tiempo de funciones diversas. Modificando ambas
señales, se pueden visualizar composiciones de
señales o de movimientos perpendiculares, para
obtener, por ejemplo, las
figuras de Lissajous,
resultado de la
composición de dos movimientos oscilatorios. |
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En el caso de un
monitor de televisión o en el de un ordenador, el
haz electrónico barre toda la pantalla
durante una fracción muy breve de tiempo, produciendo la sensación
visual de una imagen. |
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