Tubos de descargas elétricas entre Raios catódicos. São feixes de elétrons produzidos quando uma diferença de

potencial elevada é estabelecida entre dois eletrodos localizados no

interior de um recipiente fechado contendo gás rarefeito. Uma vez

que os elétrons têm carga negativa, os raios catódicos vão do

eletrodo negativo - o cátodo - para o eletrodo positivo - o ânodo.

Quando a pressão interna no tubo chega a um décimo da pressão ambiente, o gás que existe entre os eletrodos passa a emitir uma luminosidade. Quando a pressão diminui ainda mais (100 mil vezes menor que a pressão ambiente) a luminosidade desaparece, restando uma "mancha" luminosa atrás do polo positivo.

Em um tubo fechado a vácuo, contendo um gás rarefeito (submetido a baixas pressões), foram postos dois eletrodos com polos contrários (positivo e negativo) e estabelecendo entre eles uma diferença de potencial elétrico fornecido por uma fonte externa. Ao aplicar uma descarga elétrica, percebeu-se um feixe de luz ligando um polo ao outro. Experimentos realizados colocando um obstáculo material dentro do tubo e entre os polos, após a mesma descarga elétrica, viu-se a formação de uma sombra em direção ao polo positivo.

Os cientistas atribuíram essa mancha aos raios provenientes do polo negativo, denominado cátodo. Então foram denominados raios catódicos, que nada mais são do que feixes de elétrons que atravessam o tubo atraídos pelo polo positivo, que é chamado de ânodo.

Propriedades dos Raios CatódicosÀ pressão atmosférica, uma faixa não se estende muito para além da fonte, o cátodo. Contudo, sob condições de vácuo parciais a faísca se estende por uma distância maior.

Fluxos violetas a pressão p = 2,7 kPa Quando o ar é bombeado para fora do tubo, eléctrodos, ânodo e cátodo, são conectados por um ou mais fluxos violetas, conforme ilustrado na figura acima. À pressões mais baixas, um brilho rosa encha o tubo inteiro.

Um bombeamento contínuo para fora, causa o brilho rosa concentrar-se em torno do ânodo e um brilho azul concentrar-se em torno do cátodo, como esboçado na figura abaixo. O espaço entre os brilhos é escuro, chamado espaço escuro de Faraday.

Redução continuada da pressão no tubo, faz com que o espaço escuro se expanda e a cor, nos eléctrodos se desvaneça até que o tubo se torne escuro, excepto para um brilho fraco em torno do ânodo, como esboçado na figura abaixo. A região escura é chamada espaço escuro do Crookes.

O brilho no tubo é parcialmente devido a luz emitida por átomos de gás quando electrões saem de estados mais excitados para menos excitados dentro deles; é também devido a recombinação de electrões com iões positivos que ocorre durante as colisões das partículas.

Estrias são causadas por ionizações e recombinações que se alternam no tubo. As bandas escuras, os espaços escuros de Faraday e Crooke, são as posições onde ionizações estão ocorrendo principalmente devido a colisões entre íões e átomos neutros.

Os átomos de gás absorvem energia o que resulta na excitação dos electrões dentro deles e também a ionização dos átomos; portanto, não há nenhuma luz emitida. As faixas brilhantes são lugares onde a luz está sendo emitida quer por desexcitação de electrões durante a recombinação com iões positivos ou o desexcitação dos electrões nos átomos excitados.