Experimento de j. j. thompson

PRÁCTICA No. 3
EXPERIMENTO DE J. J. THOMPSON
* 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 los rayos catódicos.

* Introducción:
En relación con los rayos catódicos, entre 1893 y 1897, al científico inglés Joseph John Thompson se le ocurrió una forma de determinar su naturaleza. Construyó un tubo de Geissler con una pantalla fluorescente al final del tubo, de tal manera que brillara al golpear sobre ella los rayos. En ausenciade interacciones, el haz se movía en línea recta, por lo que el brillo en la pantalla se producía al centro de la misma.
Joseph John colocó además un campo magnético en el interior del tubo, que provocaba que el haz de partículas se desviara hacia otro punto de la pantalla. Adicionalmente, insertó un campo eléctrico formado por dos láminas metálicas cargadas, una positiva y otranegativamente, haciendo que las partículas del haz sean repelidas por la placa negativa superior y atraídas por la placa positiva inferior, llevando el haz hacia abajo.
El haz de rayos catódicos fue desviado primero hacia arriba por el campo magnético. Entonces, Thompson varió poco a poco la intensidad del campo eléctrico entre las placas, haciendo bajar paulatinamente el punto de llegada a la pantalla,hasta que el haz arribaba al centro de la misma. En ese momento, la fuerza ejercida por el campo magnético (hacia arriba) sobre las partículas se igualaba con aquélla debida al campo eléctrico (hacia abajo).
Esta igualación de fuerzas permitió a Thompson escribir una ecuación de la que obtuvo el cociente de la carga, e, entre la masa, m, de las partículas de los rayos catódicos, con sólomedir la naturaleza de la trayectoria circular en el campo magnético y la magnitud de ambos campos cuando se lograba el equilibrio.
Después de experimentar con electrodos formados por distintos metales y con diversos gases en el interior del tubo, los resultados del cociente e/m, eran prácticamente constantes.
Meses más tarde, Joseph John Thompson escribía:
“No hay escapatoria a laconclusión que los rayos catódicos son cargas de electricidad negativa portadas por partículas materiales… En los rayos catódicos tenemos materia en un nuevo estado, en el cual la subdivisión de la materia va mucho más allá que en el estado gaseoso ordinario. Esos portadores eléctricos son cierto tipo de átomos primordiales a los que llamaré «corpúsculos», por brevedad”.
Por estosexperimentos, a Thompson se le reconoce como el descubridor de la primera partícula subatómica, la que posteriormente recibió el nombre de electrón.
* Desarrollo:
1. Comprobar que el botón de encendido esté en la posición OFF y posteriormente conectar el aparato a la toma de corriente.
2. Encender el aparato. La unidad realizará un auto-diagnóstico durante 30 segundos. Cuando elauto-diagnóstico se complete, las pantallas se estabilizarán a 0. De esta manera la unidad se encuentra lista para operar; no obstante, se recomienda esperar 10 minutos antes de iniciar la toma de lecturas.
3. Girar la perilla VOLTAGE ADJUST hasta obtener una lectura de 200 [V] en la pantalla correspondiente.
4. Girar la perilla CURRENT ADJUST y observar la deflexión circular del haz de rayos catódicos.Cuando la corriente es lo suficientemente alta, el haz formará un círculo completo. El diámetro del haz se determinará empleando la escala que se encuentra dentro del tubo.
5. Determinar el valor de la intensidad de corriente necesaria para que el diámetro del haz sea 11 [cm]. Variar el diámetro del haz modificando la intensidad de corriente en las bobinas de tal manera que se pueda...