செய்முறை · செய்முறை 1

செய்முறை 1 — கதோட்டுக் கதிர்களின் இயல்புகளைச் செய்துகாட்டல்

NIE செய்முறைக் கைநூல் · அலகு 1 (அணு அமைப்பு)

நோக்கம்

மிகக் குறைந்த அழுத்தத்தில் இயங்கும் வெளியேற்றுக் குழாயில் (discharge tube / Crookes tube) கதோட்டுக் கதிர்கள் (cathode rays) உருவாகின்றன என்பதை நிரூபிப்பதும், அவற்றின் முக்கிய இயல்புகளை — நேர்கோட்டுப் பயணம், மின்னோட்ட மற்றும் காந்த வயல்களால் திசைமாற்றம், ஒளிர்வு, உந்தம் (momentum) மற்றும் வெப்பமாக்கல் — செய்துகாட்டுவதுமே இச்செய்முறையின் நோக்கமாகும்.

அடிப்படைக் கோட்பாடு

இரு மின்முனைகளுக்கிடையே அதிக மின்னழுத்தம் (high voltage) பயன்படுத்தப்படும்போது, எதிர்மின்முனையிலிருந்து (cathode) ஒரு மறைமின்னேற்றம் (negative charge) கொண்ட துகள் கற்றை வெளிப்படுகின்றது. இது கதோட்டுக் கதிர்கள் எனப்படுகின்றன. இக்கதிர்கள் உண்மையில் இலத்திரன்கள் (electrons) என்று J.J. தாம்சன் (J. J. Thomson) நிரூபித்தார்.

கதோட்டுக் கதிர்கள் ஒரு கத்தோட்டு கதிர் குழாயில் (cathode ray tube) வழியே கடந்து செல்லும்போது, துத்தநாக சல்பைட்டு (zinc sulfide) பூசப்பட்ட திரையில் பசுமை நிற ஒளிர்வை (fluorescence) ஏற்படுத்துகின்றன.

இலத்திரனின் ஏற்றம் மற்றும் திணிவு

இலத்திரன் ஏற்றம் (charge): −1.602 × 10⁻¹⁹ C
இலத்திரன் திணிவு (mass): 9.109 × 10⁻³¹ kg
கதோட்டுக் கதிர்கள் கதோட்டு பொருளைப் பொருட்படுத்தாமல் ஒரே தன்மையுடையவை — இது இலத்திரன்கள் எல்லா பொருளிலும் உள்ளன என்பதை நிரூபிக்கின்றது.

தேவையான உபகரணங்களும் இரசாயனங்களும்

உண்மைப் படம் — Practical 1 — Demonstrating the properties of cathode rays. படம்: Wikimedia Commons.

குரூக்சு குழாய் (Crookes / discharge tube) — மிகக் குறைந்த அழுத்தத்தில்
தூண்டல் சுருள் (induction coil) அல்லது அதிக மின்னழுத்த (high voltage) மின்னோட்டம் (≈ 5–15 kV)
காந்தம் (bar magnet) — காந்த திசைமாற்றம் காட்ட
துத்தநாக சல்பைட்டு (ZnS) பூசப்பட்ட திரை
மால்டீஸ் குறி (Maltese cross) அல்லது நேர்கோட்டு நிழல் தரும் பொருள்
இலகுவான சுழல் காற்றாடி (paddle wheel) — உந்தம் காட்ட

செய்முறை

குரூக்சு குழாயை தூண்டல் சுருளுடன் இணைக்க. மின்னோட்டத்தை அனுப்பும்போது குழாயில் பசுமை நிற ஒளிர்வு (fluorescence) தோன்றுவதை அவதானிக்க.
நேர்கோட்டுப் பயணம்: குழாயின் உள்ளே உள்ள மால்டீஸ் குறி திரையில் தெளிவான நிழலை ஏற்படுத்துகின்றது என்பதைக் காட்சிப்படுத்துக.
மின்சார திசைமாற்றம்: இரண்டு தட்டுகளுக்கு நேர் மற்றும் எதிர் மின்னேற்றங்களை (positive/negative charges) கொடுக்க. கதிர் நேர் மின்தட்டை நோக்கி திரும்புவதை (நேர் ஈர்க்கும்) அவதானிக்க — கதிர்கள் எதிர்மறையாக மின்னேற்றப்பட்டவை என்பதை இது உறுதிப்படுத்துகின்றது.
காந்த திசைமாற்றம்: குழாயின் அருகில் பட்டைக் காந்தத்தை வையுங்கள். கதிர் காந்த வயலுக்கு செங்குத்தாக திரும்புவதை அவதானிக்க.
உந்தம்: குழாயில் இலகுவான சுழல் காற்றாடி உள்ளது. கதிர்கள் அதன் இறகுகளில் மோதி சுழற்றுகின்றன என்பதை அவதானிக்க.
வெப்பமாக்கல்: கதிர்கள் மோதும் இடத்தில் (குழாயின் சுவரில்) உஷ்ணம் உற்பத்தியாவதை உணர முடியும்.

அவதானிப்புகள்

சோதனை	அவதானிப்பு	முடிவு
மால்டீஸ் குறி / பொருள்	திரையில் தெளிவான நிழல்	நேர்கோட்டில் பயணிக்கின்றன
மின்சார தட்டுகள்	நேர் தட்டை நோக்கி திரும்புகின்றன	எதிர்மறை ஏற்றம் கொண்டவை
பட்டைக் காந்தம்	காந்த வயலுக்கு செங்குத்தாக விலகுகின்றன	சார்ஜ் கொண்ட துகள்கள்
சுழல் காற்றாடி	கதிர்களால் சுழற்றப்படுகின்றது	உந்தம் (momentum) உடையவை
குழாயின் சுவர்	மோதும் இடத்தில் வெப்பமாகின்றது	இயக்க ஆற்றல் (kinetic energy) உடையவை
ZnS திரை	பசுமை நிற ஒளிர்வு	ஒளிர்வை ஏற்படுத்துகின்றன

பாதுகாப்புக் குறிப்புகள்

அதிக மின்னழுத்தம் (high voltage) ஆபத்தானது; ஆசிரியர் மட்டுமே மின்னிணைப்புகளை கையாள வேண்டும்.
குழாயை தாக்காதீர்கள் — உள்ளே வெற்றிடம் (vacuum) உள்ளது; உடைந்தால் கண்ணாடித் துண்டுகள் தெறிக்கும்.
கண்பாதுகாப்புக் கண்ணாடி அணிக.
குழாயை நீண்ட நேரம் இயக்காதீர்கள் — அது சூடாகும்.

பரீட்சகர் கவனிக்கும் பொதுவான பிழைகள்

தவிர்க்க வேண்டியவை

கதோட்டுக் கதிர்கள் மின்னியல் காந்த கதிர்வீச்சு (electromagnetic radiation) என்று கூறுவது தவறு — அவை திணிவுள்ள (mass) இலத்திரன் துகள்கள்.
கதோட்டுக் கதிர்கள் நேர்மின்னேற்றப்பட்டவை என்று கூறுவது கடுமையான பிழை; மின்சார தட்டுகளின் விளைவு நேர் தட்டை நோக்கிய திரிவு என்பதை நினைவில் கொள்க.
கதோட்டு பொருளை மாற்றினால் கதிர்களின் தன்மை மாறும் என்று கூறுவது தவறு — கதிர்கள் கதோட்டு பொருளில் தங்கியில்லை.
மின்சார திசைமாற்றமும் காந்த திசைமாற்றமும் ஒரே திசையில் இருக்கும் என்று கூறுவது பிழை.

📺 செயல்விளக்க வீடியோ

வெளி YouTube வழங்குநரிடமிருந்து.

← எல்லாச் செய்முறைகளும்