Experimento millikan



Práctica 1 de Física II: Experiencia de Millikan



María del Mar Rasines Laudes
Jorge Martínez del Campo
Juan Gómez Gutiérrez


Práctica de Física II.
Experiencia de Millikan.
1. Introducción.

Hasta finales del siglo XIX, los átomos eran considerados por los químicos esferas indivisibles cuyas propiedades variaban de un elemento a otro.
Desde la invención, por parte de A.Volta, de la pila eléctrica en 1800, se utilizó este dispositivo para producir fenómenos químicos. Así el científico M. Faraday realizó los primeros estudios que relacionaban electricidad y cambio químico. Los experimentos de electrólisis de Faraday y las leyes que dedujo a partir de ellos, junto con las observaciones realizadas con gases en tubos de descarga, desvelaron que la naturaleza de lamateria era eléctrica.
Faraday confirmó que, en la electrólisis, a un átomo de una sustancia dada se asocia siempre el mismo tipo y la misma cantidad de carga eléctrica. A este constituyente cargado le dio el nombre de ión.
Pero lo importante es que si la electricidad está formada por partículas, en la electrólisis los átomos aceptarán o cederán esas partículas. En ese caso, parece claro que losátomos están constituidos, entre otras, por las mismas partículas de electricidad. El átomo debe ser, por tanto, divisible.
A partir de este momento, se realizaron una serie de experimentos que llevaron de forma concluyente a postular la divisibilidad del átomo. Estas experiencias desembocaron en el descubrimiento del electrón.
En 1897, el físico británico J.J Thomson estudió la naturaleza de losrayos catódicos, demostrando que estaban constituidos por partículas materiales cargadas eléctricamente. Dichas partículas recibieron el nombre de electrones. Thomson estimó que la masa de los electrones era unas dos mil veces menor que la del átomo de hidrógeno.

Además, midió la relación carga/masa de los electrones, obteniendo el valor 1,756 · 1011 C/kg. El electrón es, por tanto, unapartícula subatómica con carga negativa presente en toda la materia.
A partir de 1909, Robert A. Millikan (con el experimento de la gota de aceite, midió su carga y comprobó que se trata de la carga eléctrica más pequeña posible, con un valor de e = -1.602 · 1011 C/kg).
La carga elemental e es, pues, una de las constantes físicas fundamentales y su valor exacto es de gran importancia. En 1923,Millikan ganó el Premio Nobel de física en parte debido a este experimento.
2. Descripción.

Como hemos mencionado en la introducción, de 1909 a 1913, Robert Millikan repitió su brillante experimento de la gota de aceite con el objetivo de medir la magnitud de la carga elemental de un electrón e y demostrar la naturaleza cuantizada de la misma.
Los aparatos con los que realizaba sus experimentosestaban compuestos por dos placas metálicas paralelas colocadas horizontalmente, las cuales se hallan conectadas a los terminales de una fuente eléctrica de alta tensión. De esta forma conseguía que una esté cargada positivamente y la otra negativamente, apareciendo una diferencia de potencial entre ellas.
Con el objetivo de mantener las placas separadas, Millikan utilizó un anillo de un materialaislante con cuatro perforaciones. Tres de ellas se hicieron para permitir el paso de la luz a través de un filtro especial que evitaba el paso de rayos térmicos, causantes de las corrientes por convección, y la otra para la visualización de las gotas de aceite con la ayuda de un telescopio.

El experimento consistía en inyectar las gotitas mediante el uso de un atomizador por medio de unorificio pequeño situado en la placa superior. Cabe mencionar que el aceite usado en dicha experiencia poseía una presión de vapor extremadamente baja, característica muy tenida en cuenta a la hora de trabajar con tubos de vidrio al vacío. Esto es debido a que el aceite ordinario se evaporaría bajo el calor que desprende la fuente de luz, provocando que la masa de cada gota de aceite cambiase...