Reporte Práctica Experimento J. J. Thomson


OBJETIVOS

El alumno:
1. Conocerá el principio de funcionamiento del aparato para la determinación de la relación entre la carga y la masa (q/m) de los rayos catódicos, su manejo y las precauciones que deben observarse al utilizarlo.
2. Determinará experimentalmente el valor de la relación q/m de los rayos catódicos.
3. Determinará el error experimental de la relación q/m de losrayos catódicos.

INTRODUCCIÓN
A mediados del siglo XIX, los científicos comenzaron a estudiar las descargas eléctricas a través de tubos parcialmente evacuados (tubos a los que se les había extraído por bombeo casi todo el aire).
Los intentos de Faraday para dirigir electricidad a través del vacío fracasaron, por no ser éste lo suficientemente perfecto. Pero en 1855 un soplador de vidrio, elalemán Heinrich Geissler (1814-1879), ideó un método para producir vacíos más altos que los que se habían obtenido hasta entonces. Preparó recipientes de vidrio haciendo vacío en ellos. Un amigo suyo, el físico alemán Julius Plϋcker (1801-1868), utilizó estos tubos de Geissler en sus experimentos eléctricos, introdujo dos electrodos en los tubos, estableció un potencial eléctrico entre ellos yconsiguió hacer pasar una corriente a través de los mismos.
La corriente producía efectos luminiscentes dentro del tubo y variaban, precisamente de acuerdo con el grado de vacío. Si el vacío era muy alto la luminiscencia desaparecía pero el vidrio del tubo despedía una luz verde alrededor del nodo.
El físico inglés William Crookes (1832-1919) ideó en 1875 un tubo con un vacío más perfecto (tubo deCrookes), que permitía estudiar con mayor facilidad el paso de la corriente a través del vacío. Parecía bastante claro que la corriente eléctrica se originaba en el cátodo y viajaba hasta el ánodo, donde chocaba con el vidrio que estaba junto a él y producía luminiscencia.
Crookes comprobó esto al colocar un trozo de metal en el tubo y mostrar que proyectaba una sombra sobre el vidrio en ellado opuesto al cátodo. Los experimentadores en electricidad de los siglos XVIII y XIX, empezando con Benjamín Franklin, supusieron que la corriente fluía desde la concentración llamada arbitrariamente positiva hacia la llamada negativa. Crookes demostró que en realidad la suposición estaba equivocada y el flujo iba de la positiva a la negativa.
Sin embargo, en aquella época los físicos no sabíanqué era la corriente eléctrica, ni lo que se estaba moviendo del cátodo al ánodo. Fuese lo que fuese, viajaba en línea recta; en 1876, el físico alemán Eugen Goldstein (1850-1930) llamó a este flujo rayos catódicos.

Parecía natural suponer que los rayos catódicos podían ser una forma de luz y estar formados por ondas. Las ondas viajaban en línea recta, como la luz, y lo mismo que ésta, noparecían afectadas por la gravedad. Por otra parte podía igualmente inferirse que los rayos catódicos consistían en partículas veloces, que al ser tan ligeras o moverse tan rápido, no eran en absoluto afectadas por la gravedad o lo eran en cantidades inapreciables.
El asunto fue motivo de considerable controversia durante algunas décadas, ya que mientras los físicos alemanes se inclinaban hacia laconcepción ondulatoria, los físicos ingleses lo hacían a la corpuscular.
Una manera de decidir entre las dos alternativas era investigar si los rayos catódicos eran desviados por la acción de un imán. Las partículas podían llevar una carga eléctrica y, en cualquier caso, serían mucho más fácilmente desviadas que si fuesen ondas.
En 1897, Joseph John Thomson introdujo considerables modificacionesen el tubo de rayos catódicos, e inventó el primer espectrómetro de masas. En este instrumento, dispuso la polaridad de los electrodos de manera que los rayos catódicos pasaran a través de un pequeño orificio en el ánodo, después de lo cual los rayos eran dirigidos a través de otro pequeño orificio para que finalmente incidieran sobre una pantalla de sulfuro de cinc (ZnS) colocada en el fondo...