Rayos catodicos
Páginas: 19 (4700 palabras)
Publicado: 16 de mayo de 2011
LOS RAYOS CATÓDICOS
El tubo de rayos catódicos, héroe de muchas décadas de TV, está muriendo como producto de consumo. Las nuevas pantallas planas de los más modernos televisores y monitores ya no lo necesitan. Sin embargo, sigue teniendo utilidad científica, como la tuvo desde sus orígenes. Quizás la naturaleza de protones y electrones nos hubiera sido muy difícil de descubrir sin esta sencilla y potente herramienta. Tanto desde el punto de vista histórico como desde el interés científico, nos resulta interesante entender el funcionamiento de esta muestra del ingenio humano. Pulsando Avanzar se muestran los objetivos que nos proponemos alcanzar.
Objetivos que proponemos
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Comprender el funcionamiento básico del tubo de rayos catódicos y el efecto que tiene la presencia de campos eléctricos y magnéticos. Entender cómo se puede utilizar esta herramienta para averiguar la velocidad y masa de partículas cargadas como los electrones. Entender el funcionamiento de aparatos científicos, como el osciloscopio, y de productos de consumo, como la TV, basados históricamente en el tubo de rayos catódicos.Saber resolver ejercicios sobre el movimiento de los electrones en campos eléctricos y magnéticos, tanto desde el punto de vista clásico como desde el relativista. Esta capacidad nos puede ser muy útil en los temas de Electromagnetismo y Física Moderna del actual Bachillerato.
El tubo de Crookes
Aunque Geissler había hecho algo parecido unos años antes, nosotros partiremos del tubo que diseñó Crookes hacia 1875. En un tubo de vidrio como el de la figura se había hecho un vacío casi completo. En su extremo izquierdo hay un electrodo (cátodo) unido a un potencial eléctrico negativo. En el lado opuesto hay otro electrodo (ánodo) unido a un potencial positivo. Cuando la diferencia de potencial es suficientemente alta, se percibe una fluorescencia. Pasemos el ratón por la imagen para poder verla. Observamos que hay una pieza en forma de cruz de malta que da una sombra nítida. Esta sombra nos indica que la misteriosa radiación proviene del cátodo y se propaga en línea recta. La luz en sí misma se comprobó que se debía a la excitación del gas residual por "algo" que pasaba a través de él. Sólo faltaba comprobar la naturaleza de esta radiación.
Tubo de rayos catódicos de uso científico
A la izquierda vemos un tubo de rayos catódicos similar al que usó Thomson hacia 1897. Pasemos el ratón por él para ver sus componentes. Después del ánodo se ha añadido una zona donde se pueden insertar campos eléctricos y magnéticos perpendiculares a la radiación, para comprobar si posee carga eléctrica y su signo. Así se comprobó que los rayos catódicos eran cargas negativas, que luego se denominarían electrones. Más tarde se comprobó que si en el tubo había algo de gas hidrógeno se originaba una radiación formada por partículas positivas más pesadas que los electrones, los protones.
Thomson había dado así un gran salto en la búsqueda del átomo moderno con ayuda del tubo de rayos catódicos. Deberíamos ahora tratar de comprender cómo se producen y comportan los rayos catódicos. Comportamiento de los electrones en el tubo de rayos catódicos
Vamos a detenernos en principio en la zona comprendida entre cátodo y ánodo, donde los electrones adquieren la energía que los convierte en rayos catódicos. Para analizar lo que sucede utilizaremos la escena acelerando. En ella analizamos la relación entre la diferencia de potencial aplicada y la velocidad de los electrones. En la escena Elec estudiamos la desviación del haz de electrones por un campo eléctrico interpuesto, mientras que en mag vemos la provocada por un campo magnético. Observemos que los dos campos desvían a los rayos catódicos en planos diferentes y con curvatura de diferente tipo.
Ayuda: En esta escena simulamos la parte inicial del tubo de rayos catódicos. ...
El tubo de rayos catódicos, héroe de muchas décadas de TV, está muriendo como producto de consumo. Las nuevas pantallas planas de los más modernos televisores y monitores ya no lo necesitan. Sin embargo, sigue teniendo utilidad científica, como la tuvo desde sus orígenes. Quizás la naturaleza de protones y electrones nos hubiera sido muy difícil de descubrir sin esta sencilla y potente herramienta. Tanto desde el punto de vista histórico como desde el interés científico, nos resulta interesante entender el funcionamiento de esta muestra del ingenio humano. Pulsando Avanzar se muestran los objetivos que nos proponemos alcanzar.
Objetivos que proponemos
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Comprender el funcionamiento básico del tubo de rayos catódicos y el efecto que tiene la presencia de campos eléctricos y magnéticos. Entender cómo se puede utilizar esta herramienta para averiguar la velocidad y masa de partículas cargadas como los electrones. Entender el funcionamiento de aparatos científicos, como el osciloscopio, y de productos de consumo, como la TV, basados históricamente en el tubo de rayos catódicos.Saber resolver ejercicios sobre el movimiento de los electrones en campos eléctricos y magnéticos, tanto desde el punto de vista clásico como desde el relativista. Esta capacidad nos puede ser muy útil en los temas de Electromagnetismo y Física Moderna del actual Bachillerato.
El tubo de Crookes
Aunque Geissler había hecho algo parecido unos años antes, nosotros partiremos del tubo que diseñó Crookes hacia 1875. En un tubo de vidrio como el de la figura se había hecho un vacío casi completo. En su extremo izquierdo hay un electrodo (cátodo) unido a un potencial eléctrico negativo. En el lado opuesto hay otro electrodo (ánodo) unido a un potencial positivo. Cuando la diferencia de potencial es suficientemente alta, se percibe una fluorescencia. Pasemos el ratón por la imagen para poder verla. Observamos que hay una pieza en forma de cruz de malta que da una sombra nítida. Esta sombra nos indica que la misteriosa radiación proviene del cátodo y se propaga en línea recta. La luz en sí misma se comprobó que se debía a la excitación del gas residual por "algo" que pasaba a través de él. Sólo faltaba comprobar la naturaleza de esta radiación.
Tubo de rayos catódicos de uso científico
A la izquierda vemos un tubo de rayos catódicos similar al que usó Thomson hacia 1897. Pasemos el ratón por él para ver sus componentes. Después del ánodo se ha añadido una zona donde se pueden insertar campos eléctricos y magnéticos perpendiculares a la radiación, para comprobar si posee carga eléctrica y su signo. Así se comprobó que los rayos catódicos eran cargas negativas, que luego se denominarían electrones. Más tarde se comprobó que si en el tubo había algo de gas hidrógeno se originaba una radiación formada por partículas positivas más pesadas que los electrones, los protones.
Thomson había dado así un gran salto en la búsqueda del átomo moderno con ayuda del tubo de rayos catódicos. Deberíamos ahora tratar de comprender cómo se producen y comportan los rayos catódicos. Comportamiento de los electrones en el tubo de rayos catódicos
Vamos a detenernos en principio en la zona comprendida entre cátodo y ánodo, donde los electrones adquieren la energía que los convierte en rayos catódicos. Para analizar lo que sucede utilizaremos la escena acelerando. En ella analizamos la relación entre la diferencia de potencial aplicada y la velocidad de los electrones. En la escena Elec estudiamos la desviación del haz de electrones por un campo eléctrico interpuesto, mientras que en mag vemos la provocada por un campo magnético. Observemos que los dos campos desvían a los rayos catódicos en planos diferentes y con curvatura de diferente tipo.
Ayuda: En esta escena simulamos la parte inicial del tubo de rayos catódicos. ...
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