DEFLEXIÓN VERTICAL EN UN TUBO DE RAYOS CATÓDICOS

Una de las propiedades más útiles de los rayos catódicos es de la curvarse a pasar a través de un campo eléctrico. El campo eléctrico puede crearse sometiendo dos placas conductoras paralelas a un cierto voltaje en el interior del tubo de rayos catódicos. Como producto de la fuerza eléctrica actuando sobre las partículas cargadas los rayos catódicos desviarán su trayectoria, lo que se traducirá en que su proyección en la pantalla final (ánodo) sufrirá una deflexión vertical con respecto a su posición original.

Un estudio pormenorizado, que tenga en cuenta los voltajes concretos que se apliquen entre el ánodo y el cátodo y en las placas que curvan la trayectoria de los rayos, así como la posición, orientación y tamaño exacto de todos los elementos constituyentes incluyendo el propio tubo, permiten obtener la expresión matemática exacta de la deflexión vertical (y) que se espera.

Este estudio requiere unos conocimientos previos básicos de:

• geometría
• conservación de la energía: para hallar la velocidad de partida de los rayos a sabiendas que toda la energía cinética (1/2·m·v^2) que obtienen debe provenir de toda las energía eléctrica que se acumula en el cátodo (e·V)
• vectores: para saber descomponer la trayectoria en sus dos componentes horizontal y vertical y operar con ellas por separado
• cinemática: para calcular tiempos y desplazamientos en cada eje según la velocidad inicial y eventualmente la aceleración (vertical, que entre las placas se debe a la fuerza eléctrica que generan sobre los rayos)

Así, aplicando las reglas de conservación de la energía y dividiendo el problema en fragmentos más pequeños donde se pueden aplicar las reglas de la cinemática, se obtiene que la deflexión vertical total solamente depende de dos cosas:

1. la geometría del tubo de rayos catódicos, la cual, para cada modelo particular, puede ser reducida a una constante
2. el cociente entre el voltaje aplicado entre las placas centrales encargadas de producir la deflexión y el voltaje aplicado entre el ánodo y el cátodo encargado de producir los rayos

El hecho de que la deflexión sea directamente proporcional al voltaje aplicado entre las placas centrales convierte al tubo de rayos catódicos en elemento principal para dos de los aparatos más utilizados por nuestra sociedad actual:

• el osciloscopio
• la televisión

Sin embargo es importante destacar que la deflexión vertical de los rayos catódicos debida a la aplicación de un campo eléctrico externo en parte de su trayectoria no depende en absoluto ni de la masa ni de la carga de las partículas asociadas a estos rayos.