أشعة القنال هي أيونات موجبة نتجت من ذرات أو جزيئات الغاز الموجود في أنبوب التفريغ الكهربائي، بعد فقدها للإلكترون أو أكثر بسبب حدوث اصطدام أشعة المهبط (الإلكترونات) بها، لذلك يحدث تسارع نحو القطب السالب المخالف لها في الشحنة (المهبط)، وتعبر خلال ثقوب المهبط.

 

مصدر الأيونات الموجبة التي تظهر خلف المهبط

 

قام العالم جولد شتاين باستخدام أنبوب تفريغ كهربائي يحتوي فيه المهبط القطب السالب على ثقوب، وذلك حتى يتم السماح للأيونات الموجبة بالانتقال من خلال هذه القنوات متجهة نحو القطب السالب.

 

وهذه الأيونات الموجبة تنشأ من اصطدام الأشعة المهبطية مع دقائق الغاز الموجودة داخل أنبوب التفريغ، بحيث أن الأشعة المهبطة تعمل على انسلاخ أو فصل إلكترونات في دقائق الغاز الموجود داخل أنبوب التفريغ، ومن ثم فإن الأيونات الموجبة تسير من خلال هذه القنوات أو الثقوب الموجودة في المهبط، والإلكترونات المنفصلة تستمر في السير مع الأشعة المهبطة نحو المصعد، سميت هذه الأشعة التي تنتقل من خلال قنوات المهبط بأشعة القناة أو الأشعة القنوية، أثبت العالم جولد شتاين بأنها موجبة الشحنة لأنها انجذبت نحو المجال المغناطيسي السالب، بحيث مصدر هذه الأشعة هو الغاز الموجود في أنبوب التفريغ.

 

 خصائص أشعة القناة

 

أشعة القناة لها خصائص معينة وهي ما يلي:

 

  • هي جسيمات مشحونة بشحنة موجبة.

 

  • تختلف كتلتها بتغير نوع الغاز في أنبوب التفريغ.

 

  • تسير في خطوط مستقيمة.

 

  • هي جسيمات مادية تتميز بأن لها طاقة حركية.

 

  • لها كتلة أكبر بكثير من كتلة الإلكترون.

 

مزايا قياس نسبة الشحنة إلى الكتلة في الأيونات الموجبة

 

  • النسبة بين الشحنة إلى الكتلة (ش/ك) في الأيونات الموجبة تتغير باختلاف الغاز المستخدم في أنبوب التفريغ، علماً بأنها تبقى ثابتة في حالة الإلكترون؛ وذلك لأن كتلة ذرة أو جزيء أي غاز تختلف من غاز لآخر، بينما كتلة الإلكترون تبقى ثابتة.

 

  • نسبة شحنة الإلكترون إلى الكتلة (ش/ك) للإلكترون أكبر بكثير من نسبة الشحنة إلى الكتلة للأيونات الموجبة؛ وذلك لأن كتلة الإلكترون أصغر بكثير من كتلة الأيون الموجب.

 

  • نسبة شحنة الإلكترون إلى كتلته (ش/ك) للأيون الموجب تكون أكبر ما يمكن في حالة غاز الهيدروجين؛ لأن شحنته هي أبسط الشحنات الموجبة، وكتلته أصغر الأيونات الموجبة، لذلك يعتبر أيون الهيدروجين (البروتون) جزء أساسي من بناء أي ذرة، وكلمة بروتون تعني أولي أو المكون الأولي.