Катодна зрака је сноп електрона у вакуумској цеви који путује од негативно наелектрисане електроде (катоде) на једном крају до позитивно набијене електроде (анода) код друге, преко а Напон разлика између електрода. Названи су и електронским сноповима.
Како раде катодне зраке
Електрода на негативном крају назива се катода. Електрода на позитивном крају назива се анода. Пошто се електрони одбијају негативним набојем, катода се посматра као „извор“ катодног зрака у вакуумској комори. Електрони су привучени анодом и крећу се у правим линијама кроз размак између две електроде.
Катодне зраке су невидљиве, али њихов ефекат је да узбуде атоме у чаши насупрот катоди. Они путују великом брзином када се напон примени на електроде, а неки заобиђу аноду да би ударили у стакло. Због тога се атоми у чаши подижу на виши енергетски ниво, производећи флуоресцентни сјај. Ова флуоресценција се може побољшати применом флуоресцентних хемикалија на задњи зид цеви. Објекат смештен у цев ће бацати сенку, показујући да електрони точе у правој линији, то је зрака.
Катодне зраке се могу одбити електричним пољем, што је доказ да се састоји од честица електрона, а не фотона. Зраци електрона такође могу проћи кроз танку металну фолију. Међутим, катодни зраци такође показују таласне карактеристике у експериментима са кристалном решетком.
Жица између аноде и катоде може вратити електроне на катоду, довршавајући електрични круг.
Катодне цеви су биле основа за радио и телевизијско емитовање. Телевизијски уређаји и компјутерски монитори прије прве плазме, ЛЦД и ОЛЕД екрана биле су катодне цеви (ЦРТ).
Историја катодних зрака
Са проналаском вакуумске пумпе из 1650. године, научници су били у стању да проучавају ефекте различитих материјала у вакуумима, и убрзо су проучавали електрична енергија у вакууму. Забиљежено је већ 1705. да у вакуумима (или у близини вакуума) електрични пражњеници могу прећи већу удаљеност. Такве појаве постале су популарне као новине, па чак и угледни физичари попут Мицхаел Фарадаи проучавао њихове ефекте. Јоханн Хитторф је открио катодне зраке 1869. године користећи Цроокесову цев и приметивши сјене бачене на ужарени зид цијеви насупрот катоде.
1897. Ј. Ј. Тхомсон је открио да је маса честица у катодним зрацима 1800 пута лакша од водоника, најлакшег елемента. Ово је прво откриће субатомских честица које су се назвале електронима. Примио је 1906. годину Нобелова награда из физике за ово дело.
Крајем 1800-их, физичар Пхиллип вон Ленард интензивно је проучавао катодне зраке, а његов рад са њима заслужио је Нобелову награду за физику 1905. године.
Најпопуларнија комерцијална примена технологије катодних зрака је у облику традиционалне телевизори и компјутерски монитори, мада их замјењују новији дисплеји као што су ОЛЕД.