Determinaci

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Rayos catódicos
Joseph John Thomson
Prehistoria de los rayos catódicos.
Cuando el origen de la electricidad aún no era
bien conocido, ya se usaban tubos de vidrio con
un ánodo y un cátodo y se observaban descargas
eléctricas en ellos. No hay imagenes de esos
primeros pasos. Michael Faraday (1791-1867)
observó que una fluorescencia podía observarse
entre los electrodos cuando la presión del gas se
reducía.
Obs. 1897
P. N. 1906
Cambridge, Inglaterra
b. 1856d. 1940
"in recognition of the great merits of his
theoretical and experimental investigations on
the conduction of electricity by gases"
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Rayos catódicos
Joseph John Thomson
Rayos catódicos 1855 - 1896.
1855 Geissler era un vidriero de la Universidad
de Bonn (Alemania). J. Pluecker, le encarga
evacuar tubos para estudiar las descargas
eléctricas en gases. Heinrich Geissler desarrolla
la bomba de vacio de mercurio. Esto permitió
hacer buenos tubos de vacio.
1904 ... Supuso que el átomo consistía de
corpúsculos negativos moviendose en una esfera
de electricidad positiva...
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Bombas de vacío y tubos de Geissler .
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Julius Plücker.
Matemático y físico. Universidad de Bonn
1801 -1868
1858 Plücker observa la influencia de un campo
magnético sobre la fluorescencia en las paredes
del tubo.
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Johann Wilhelm Hittorf (1824-1914)
Profesor de física y química en la Universidad
de Münster , contribuyó poderosamente al
desarrollo del electroquímica con innumerables
inventos. Descubrió los rayos catódicos con su
maestro Plücker con el que estudió también las
variaciones del espectro al variar la atmósfera.
El tubo de Hittford por él inventado aparece
como precursor del tubo de Crookes.
1869 J.W. Hittorf observa que un sólido puesto
en el camino de los rayos produce una sombra en
la fluorescencia del extremo del tubo. Los rayos
se propagan en línea recta.
1824-1914
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Sir William Crookes
1832-1919
1875 Crookes mejora mucho el vacío en los tubos.
Reproduce los experimentos the Plücker y
Hittford. Introduce obstaculos y molinos en el
paso de los rayos.
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Eugen Goldstein
Universidad de Berlin.
1850-1930
1876 - Introduce el nombre de rayos catódicos
para los rayos que salen del cátodo. 1886 -
Goldstein perfora el cátodo de un tubo de rayos
catódicos y descubre los "rayos canales".
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Phillip Lenard
PN 1905
"for his work on cathode rays"
1862-1947
1892, Phillip Lenard junto con Heinrich Hertz
descubren que bajo ciertas condiciones los rayos
catódicos pueden penetrar metal. Lenard logra que
los rayos catódicos atraviesen una delgada lámina
de metal liviano y salgan del tubo de Crookes.
Lenard probó que los rayos catódicos no eran un
fenómeno exclusivo del vacío.
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Determinación de la carga específica del electrón.
La fosforescencia verde es causada por los rayos
catódicos en su interacción con el vidrio. Hubo
una gran cortroversia sobre la naturaleza de
estos rayos. Dos opiniones prevalecieron Una,
sostenida por los físicos ingleses era que los
rayos eran cuerpos negativamente cargados
disparados por el cátodo con gran velocidad. La
otra visión, sostenida por la mayoría de los
físicos alemanes, era que los rayos eran algún
tipo de vibración etérea u onda.
1904 ... suppose that the atom consists of a
number of corpuscles moving about in a sphere of
uniform positive electrification...
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Determinación de e/m
Placas condensador (L)
Pantalla fluorescente
Sobre una partícula con carga q que se mueve con
velocidad v en en un campo eléctrico y magnético
aparece una fuerza F
Si no hay campo magnético aplicado
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Determinación de e/m
Si no hay campo magnético aplicado
Para medir vx, aplicaba un campo magnético de
manera que la F neta sobre la carga sea nula
Con este método, Thomson obtuvo e/m 1.77x1011
C/kg (el valor actualmente aceptado para e/m
1.7588196 x1011 C/kg).
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Determinación de e/m
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Determinación de e/m
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Determinación de e/m
Método de Lenard
Lenard en 1898 usó un método ligeramente
diferente para medir la relación e/m de
partículas negativas liberadas por una placa de
metal iluminada con luz.
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Determinación de e/m
Como determinar R?
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Rayos X
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Determinación de e/m
Como vamos a determinar e/m ?
El método que vamos a usar se diseño basándose en
el experimento de Bainbridge (Phys. Rev. 42, 1
(1932)).
Dispositivo experimental
Tubo de vidrio lleno con helio a una presión de
10-2 mm Hg
(1/2) m v2 eV
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Determinación de e/m
(1/2) m v2 eV
Si se hace circular una corriente por las
bobinas, los electrones sufrirán una fuerza
perpendicular a la dirección de movimiento con
magnitud
F e v B
Puesto que la F es siempre perpendicular a la
dirección de movimiento, el camino seguido por
los electrones será circular con un radio R, tal
que
F mv2 / R
Combinando estas tres ecuaciones se obtiene
e/m 2V / B2R2
El campo magnético producido cerca del eje del
par de bobinas es
B N?0i / (5/4)3/2a
N numero de espiras (130), a radio de las
bobinas (15 cm) V potencial acelerador, ?0 4?
x 107, icorriente.
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Determinación de e/m
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Determinación de e/m
El aparato ha sido posicionado tal que las
bobinas son coaxiales con el campo magnético
terrestre . En Middlebury, el campo magnético
terrestre hace un ángulo de 40o con la vertical.
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Determinación de e/m

• Universidad Middlebury
• La Universidad Middlebury (Middlebury College) es
  una universidad privada ubicada
  en Middlebury, Vermont, Estados Unidos. Es una de
  las universidades más rigurosas en los EEUU 

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Determinación de e/m
Fixed Helmholtz Field
Hacerlo para 4 valores de V y para 5 radios
Hacerlo para 4 valores de I y para 5 radios
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Espectroscopía atómica
Posibles transiciones en el átomo de He.