Катодын туяа нь атомын физикийн салбарууд, вакуум хоолой, дэлгэцийн технологи, соронзлол, электронуудын үндсэн шинж чанарыг хооронд нь холбодог физикийн үндсэн ойлголт юм. Катодын туяаг ойлгох нь орчлон ертөнцийн хамгийн суурь бөөмсүүдийн үйл ажиллагааг удирддаг үл үзэгдэх ертөнцийг харах боломжийг олгодог.
Катодын туяа нь вакуум хоолойд ажиглагдаж буй электронуудын урсгал юм, эсвэл илүү нарийвчлалтай, гадагшлуулах хоолой юм. Тэдгээр нь цахилгаан гүйдэл нь маш бага даралттай хийгээр дамжих үед үүсдэг. Эдгээр цацрагийн гарал үүсэл нь катод, сөрөг электрод учраас "катодын туяа" гэж нэрлэгддэг. Эдгээр электронууд хий дэх атомуудтай мөргөлдөх үед флюресцент үүсгэж, цацрагийн замыг гэрэлтүүлж, илрүүлэх боломжийг олгодог.
Катодын цацрагийг судлах нь орчин үеийн физик, химийн шинжлэх ухааны тулгын чулуу болох электроныг нээхэд хүргэсэн. 19-р зууны сүүлчээр Ж.Ж.Томсон катодын цацрагийн хоолойг туршилтын явцад атомууд урьд нь бодож байсан шиг хуваагдашгүй, харин жижиг сөрөг цэнэгтэй бөөмс-электрон агуулдаг болохыг харуулсан. Соронзон орон дахь катодын цацрагийн хазайлтыг хэмжсэнээр Томсон электроны цэнэгийн массын харьцааг ( \( \frac{e}{m} \) ) тооцоолж чадсан нь эдгээр бөөмс нь үнэхээр үүсгүүр болохыг харуулсан. атомууд.
Вакуум хоолой, электрон хоолой гэж нэрлэгддэг төхөөрөмж нь цахилгаан потенциалын зөрүүг хэрэглэсэн электродуудын хоорондох өндөр вакуум дахь цахилгаан гүйдлийн урсгалыг хянадаг төхөөрөмж юм. Катодын цацраг нь эдгээр төхөөрөмжүүдийн үйл ажиллагаанд чухал үүрэгтэй. Хоолойн доторх даралтыг бууруулж, хэсэгчилсэн вакуум үүсгэж, өндөр хүчдэл өгөхөд катодын цацраг үүсэж, хоолойгоор цахилгаан дамжуулах үйл явцыг хөнгөвчилдөг. Энэ зарчмыг радионоос эхлээд анхны компьютер хүртэл янз бүрийн хэрэглээнд ашигладаг.
Катодын цацрагийн хамгийн алдартай хэрэглээний нэг бол хуучин телевиз, компьютерийн дэлгэцийн дэлгэцэнд ашиглагддаг катод-туяа хоолой (CRT) технологи юм. CRT нь электрон цацрагийг (катодын туяа) фосфоресцент дэлгэц дээр галладаг. Эдгээр электронууд дэлгэцэн дээр хүрэхдээ гэрэлтэж, таны харж буй дүрсийг үүсгэдэг. Электрон цацрагийн чиглэл, эрчмийг хянаснаар CRT нь тухайн цаг хугацаандаа гайхалтай тод дүрсийг хүргэж чадсан.
Соронзон орон дахь катодын цацрагийн үйл ажиллагаа нь электронуудын мөн чанарын талаархи үндсэн ойлголтуудыг өгсөн. Соронзон орон нь электронуудын замд перпендикуляр үйлчлэхэд цацраг нь хөдөлгөөний анхны чиглэл болон соронзон орны аль алинд нь перпендикуляр чиглэлд хазайдаг. Энэ нь хөдөлж буй электронууд дээр үйлчилдэг Лоренцын хүч юм. Лоренцын хүчний томъёо нь:
\( F = q \cdot (E + v \times B) \)Энд \(F\) нь электронд үйлчлэх хүч, \(q\) нь электроны цэнэг, \(E\) нь цахилгаан орон, \(v\) нь электроны хурд, \(B\) нь соронзон орон юм. Энэхүү тэгшитгэл нь катодын цацрагийн соронзон оронтой харилцан үйлчлэлцэж буйг харуулсан бөгөөд электрон цацрагийг ашиглах буюу удирдах технологийг хөгжүүлэхэд үндэс суурь болсон юм.
Катодын цацраг нь 19-р зууны сүүл ба 20-р зууны эхэн үеийн ойлголт боловч атомын ертөнцийг ойлгоход чухал ач холбогдолтой хэвээр байгаа бөгөөд орчин үеийн технологийн ихэнх суурийг тавьсан юм. Электроныг нээхээс эхлээд CRT дэлгэцийг хөгжүүлэх хүртэл, цаашилбал катодын туяа нь шинжлэх ухааны нээлтийн замыг гэрэлтүүлж, материйн үйл ажиллагааг хамгийн суурь түвшинд зохицуулдаг үл үзэгдэх үйл явцыг гэрэлтүүлж байна.
