Tubi di Geissler e tubi di Crookes Ai tubi di Geissler, in cui il grado di vuoto era dell'ordine del mm di mercurio, si affiancarono negli anni 1870 i tubi di Crookes, che utilizzavano pressioni molto più basse (circa 1/1000 mm di mercurio). Con questi tubi William Crookes osservò nuove proprietà delle scariche nei gas rarefatti. Innanzitutto, notò la comparsa di una nuova regione oscura tra catodo e bagliore anodico (spazio oscuro di Crookes), la cui estensione aumentava al diminuire della pressione fino a riempire l'intero tubo e relegare la luminescenza solo alla superficie del vetro. Congetturò che questa regione oscura fosse quella percorsa dai raggi catodici in assenza di collisioni con le molecole del gas residuo, mentre interpretò i fenomeni di luminescenza e di scarica come secondari e indicatori della traiettoria dei raggi. Per avvalorare questa congettura, Crookes ideò diversi modelli di tubi a scarica, inserendo ad esempio lamine sagomate nella regione oscura perpendicolarmente al flusso dei raggi, e osservando il formarsi di un'ombra sulla superficie del tubo opposta al catodo come quella prodotta da un flusso di particelle. Crookes scoprì così delle proprietà completamente nuove dei raggi catodici a bassa pressione, così singolari che applicò a questi il termine di "quarto stato della materia" o "materia radiante". Sulla base di questi esperimenti, Crookes fu tra i principali fautori dell'interpretazione corpuscolare dei raggi catodici.
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