Practica 3 - Experimento De JJ Thomson

INTRODUCCIÓN

J.J. Thomson fue uno de los grandes científicos del siglo XIX. Su investigación más famosa demostró la existencia de partículas cargadas negativamente, llamadas posteriormente electrones, y le valió un merecido Premio Nobel de física. Gracias a esta investigación, Bohr y Rutherford realizaron experimentos posteriores que condujeron a la comprensión de la estructura del átomo.

Los físicos del siglo XIX descubrieron que si construían un tubo de vidrio con cables insertados en ambos extremos y bombeaban hacia fuera la mayor cantidad de aire posible, una carga eléctrica que pasara a través del tubo desde los cables crearía un brillo fluorescente. Este rayo catódico también recibió el nombre de "cañón de electrones".

Con más experimentación, los investigadores descubrieron que los "rayos catódicos" emitidos desde el cátodo no se podían mover cerca de objetos sólidos y por eso viajaban en línea recta, una propiedad de las ondas. Sin embargo, otros investigadores, especialmente Crookes, argumentaron que la naturaleza centrada del haz significaba que tenían que ser partículas.

Los físicos sabían que el rayo llevaba una carga negativa, pero no estaban seguros sobre si la carga podía separarse del rayo. Debatieron sobre si los rayos eran ondas o partículas, ya que parecían presentar propiedades de ambas. En respuesta, J.J. Thomson llevó a cabo algunos experimentos elegantes para encontrar una respuesta definitiva y completa acerca de la naturaleza de los rayos catódicos.

PRIMER EXPERIMENTO DE RAYOS CATÓDICOS DE THOMSON

Thomson tenía una corazonada de que los "rayos" emitidos desde el cañón de electrones eran inseparables de la carga latente y decidió intentar demostrar esto mediante el uso de un campo magnético.

Su primer experimento consistió en construir un tubo de rayos catódicos con un cilindro de metal en el extremo. Este cilindro tenía dos ranuras, que conducían a los electrómetros, lo que podía medir pequeñas cargas eléctricas.

Descubrió que aplicando un campo magnético a través del tubo no había actividad registrada por los electrómetros y entonces la carga había sido doblada por el imán. Esto demostró que la carga negativa y el rayo eran inseparables y estaban entrelazados.

SEGUNDO EXPERIMENTO DE RAYOS CATÓDICOS DE THOMSON

Thomson desarrolló la segunda etapa del experimento para demostrar que los rayos llevaban una carga negativa. Para probar su hipótesis, intentó desviarlos con un campo eléctrico.

Los experimentos anteriores no habían podido probar esto, pero Thomson creyó que el vacío en el tubo no era lo suficientemente bueno y encontró otras formas de mejorar bastante la calidad.

Para esto, construyó un tubo de rayos catódicos ligeramente diferente, con un revestimiento fluorescente en un extremo y un vacío casi perfecto. A mitad del tubo había dos placas eléctricas produciendo un ánodo positivo y un cátodo negativo, que él esperaba que desviaran los rayos.

Como pensaba, efectivamente los rayos fueron desviados por la carga eléctrica, una prueba inequívoca de que los rayos se componen de partículas cargadas que llevan una carga negativa.

TERCER EXPERIMENTO DE RAYOS CATÓDICOS DE THOMSON

Thomson decidió tratar de llegar a la naturaleza de las partículas. Eran demasiado pequeñas para calcular exactamente su masa o su carga, pero intentó deducirlo de cuánto se doblaban las partículas por las corrientes eléctricas de diferentes fuerzas.

Descubrió que la relación de carga a masa era tan grande que las partículas o bien soportaban una carga enorme o eran mil veces más pequeñas que un ion de hidrógeno. Se decidió por esto último y se le ocurrió la idea de que los rayos catódicos estaban hechos de partículas que emanan desde el interior de los átomos mismos.

PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS

ACTIVIDAD 1

El profesor verificará que los alumnos posean los conocimientos teóricos necesarios para la realización de la práctica y dará las recomendaciones necesarias para el manejo del equipo.

ACTIVIDAD 2

PROCEDIMIENTO PARA EL USO DEL APARATO

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