martes, 12 de octubre de 2010

Millikan. La unidad de carga eléctrica.


Para que Millikan llegase a formular su teoría, tuvo que haber otros que hicieran las suyas, uno de ellos era Symmer.
Según su teoría existen dos fluidos muy tenues, uno positivo(vítreo)y otro negativo(resinoso). Tienen propiedades opuestas, por ello al combinarse se neutralizan.
Cada material se carga positiva o negativamente en función del material que utilicemos para cargarlo. Por ejemplo, una varilla de vidrio se carga positivamente cuando la frotamos con un trozo de tela de seda, en cambio, un trozo de ámbar se carga negativamente cuando lo frotamos con un trozo de lana. Sin embargo, estas propiedades ya eran conocidas desde hacía bastante tiempo, puesto que el concepto de electrón se había introducido seiscientos años antes de Jesucristo.
Desde los tiempos de los griegos, se sabía que la materia estaba formada por átomos, pero ¿de qué estaban formados los átomos? Un grupo de físicos alemanes, estaban haciendo en aquella época una serie de experimentos. Estos consistían en ampollas de vidrio de formas variadas en cuyos extremos se conenctaban placas metálicas unidas a su vez a potentes baterías. Esos tubos emitían luces de colores y fluorescencias. A la placa metálica cargada negativamente se la denominó cátodo, y a la cargada positivamente se la denominó ánodo. Lo primero que consiguieron sacar en claro de estos experimentos fue que los rayos surgían del cátodo y se dirigian al ánodo, de ahí el nombre de rayo catódico.
El tubo de descargas sirve por tanto para observar los fenómenos presentes durante la descarga eléctrica en función de la presión y del tipo de gas. Esto último influye cambiando la luminosidad que adquiere el interior del tubo, por ejemplo si se mezcla con aire adquirirá un color violeta, si se mezcla con argón azul etc.
Hubo un físico inglés, Joseph John Thomson que puso un empeño especial en conseguir la mayor cantidad posible de gas de un tubo de rayos catódicos haciendo para ello el mayor vacío conseguido en aquella época dentro del tubo, fue entonces cuando, llegado a un punto, los rayos catódicos fueron desviados por los campos eléctrico y magnético. De ese experimento se sacaron tres conclusiones principales:
  1. Los rayos catódicos no son curvados en los campos magnéticos porque el gas remanente se convierte en conductor eléctrico de manera que neutraliza la acción sobre los rayos.
  2. Los rayos eran en realidad chorros de corpúsculos de carga negativa
  3. Las desviaciones predichas por las fórmulas se reproducían si la carga de esa partícula era enorme y su masa muchísimo más liviana que la del hidrógeno.
A partir de estos descubrimientos, Thomson llevó a cabo su modelo atómico. Según su modelo el átomo estaba formado por electrones de carga negativa que estaban incrustado es una masa de carga positiva. Sin embargo, gracias al experimento de Rutherford se descubrió el núcleo del átomo, término que sin embargo no fue utilizado por él. Lo que Rutherford explicó fue que existía una concentración de carga en el centro de átomo, ya que si no, no podía explicarse que algunas partículas fueran rebotadas casi opuestamente a la dirección incidente. Esto explica la existencia de un núcleo positivo. Posteriormente este modelo volvió a ser remplazado por el de Bohr que explicaba que los electrones no radiaban, hecho que fue explicado por la mecánica cuántica.
Albert Michelson realizó una prueba contra la teoría del éter. Para ello, en la base de un edificio situado a la altura del nivel del mar construyó un interferómetro, una lente semi espejo que divide la luz monocromática en dos haces de luz que viajan a un determinado ángulo uno respecto al otro. Con esto se lograba enviar dos rayos de luz perpendicularmente, hacerles recorrer la misma distancia y recogerlos en un mismo punto. Es en ese punto, donde se crea un patrón de interferencia que depende de la velocidad de la luz en los brazos del interferómetro.
El éter era, según algunas teorías que ya no se utilizan, una sustancia muy ligera que ocupaba todos los espacios vacíos como si fuese un fluido. A finales del siglo XIX como resultaba difícil concebir que una onda se expandiera sin necesidad de ningún medio material que hiciera de soporte, se dijo que las ondas podían propagarse por una supuesta sustancia material a la que se denominó éter. Sin embargo, en la actualidad se sabe que las ondas no necesitan propagarse a través de ningún tipo de materia, si no que pueden propagarse por el vacío.
Millikan trabajó en el experimento de medir la carga del electrón. Al ver que con las gotas de agua su experimento no funcionaba puesto que las gotas se evaporaban o se hacían más gruesas al juntarse con otras, probó con gotas de aceite. El experimento consistía en una cámara cerrada a la que se le ajustaban dos placas horizontales metálicas conectadas a un conjunto de baterías.
En la parte superior de la cámara se localizaba un pulverizador de gotas de aceite, y en la parte de abajo había tres ventanas por las que se introducían los rayos X que se utilizarían para cargar las gotas. El experimento comienza observando y cronometrando la caída de las gotas de aceite por su propio peso sin conectar las baterías. Una vez controlada la caída de las gotas, ionizó el interior de la cámara lanzándole rayos X, conectó la batería y graduó el campo eléctrico. A continuación observó por el visor hasta que vio una gota flotando y apuntó el campo eléctrico que hace falta para que la gota se quede inmóvil, concluyendo así que las gotas tenían una carga eléctrica múltiplo de 1,6* 10E -19.
El efecto fotoeléctrico es el proceso por el cual se liberan electrones de un material debido a la radiación. El efecto fotoeléctrico enuncia que: Para cada sustancia hay una cantidad mínima de radiación electromagnética por la cual no se producen fotoelectrones, y que la emisión electrónica aumenta la intensidad de la radiación.
Algunas aplicaciones del efecto fotoeléctrico son: el sulfuro de cadmio, usado para las farolas ya que al disminuir la intensidad de la luz se vuelve no conductor.
Todos los científico se marchaba a Europa para especializarse puesto que al conocer a distintos científicos, intercambiaban pensamientos y puntos de vista, lo que les servía para enunciar sus experimentos con mayor claridad ayudándoles en su formación
Creemos que este tipo de libros pueden ser interesantes porque nos ayudan a comprender distintos experimentos que de otra forma no conoceríamos y también nos muestra el punto de vista de muchos científicos en otras épocas.
Como ejemplo de modelo atómico, nosotras vamos a representar el de Rutherford, que decía que el átomo estaba formado por materia cargada negativamente incrustada en otra con carga positiva.