UN Juan Camilo Calvera -fsc06Juan- Clase del 28 de mayo 2015.

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1 UN Juan Camilo Calvera -fsc06Juan- Clase del 28 de mayo 2015

2  A un filamento de tungsteno, W, se le aplica un Voltaje y por la LEY DE OHM se origina una corriente.  El filamento se calienta y esto lo explica la LEY DE JOULE  Como resultado se emiten electrones, fenómeno conocido como EFECTO TERMIÓNICO y lo explica la LEY DE RICHARDSON  Todo esto se hace en un ambiente de vacío de lo contrario el filamento se quemaría  Luego se aplica un Voltaje positivo DC [2 y 10000] a una placa que atrae la nube de electrones. Estos pasan por una barrera con un pequeño agujero, un colimador. Así la nube de electrones se convierte en un haz de electrones a manera de un jet  En su camino hacia la placa positiva los electrones disminuyen su energía potencial y aumentan la cinética

3  Calcule la velocidad v (m/s) de un electrón cuando impacta la placa positiva con cada uno de los voltajes DC arriba mencionados.  Considerar el PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA: E TOTAL = E POTENCIAL + E CINETICA = ½ m e v 2 = q e V PLACA  Inmediátamente los electrones impactan la placa positiva por FRENADO BRUSCO pierden toda su energía cinética.  NOTA: Aunque la velocidad alcanzada por el electrón es muy grande para nosotros, es muy pequeña comparada con la velocidad de la luz c.

4  Por la ley de conservación de la energía se tiene que:  Inicialmente los electrones se encuentran quietos en el filamento de tungsteno. Por lo tanto  En el filamento los electrones están bajo una diferencia de potencial con qe=1e, y voltaje VDC.  En el instante final los electrones tienen energía potencial 0 y energía cinética

5  La ecuación entonces queda:  Despejando la velocidad se obtiene:

6 Calcule la velocidad v (m/s) de un electrón cuando impacta la placa positiva con cada uno de los voltajes DC de la tabla adjunta Utilizando la fórmula anterior se obtiene: VDC (input)V(m/s)% c 1283.8765 E+030.28% 21000059.3096 E+0619.78%

7  Considerar el PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA: E TOTAL = E POTENCIAL + E CINETICA = ½ m e v 2 = q e V PLACA  Inmediátamente los electrones impactan la placa positiva por FRENADO BRUSCO pierden toda su energía cinética  Pero por el Principio de Conservación de la Energía esta no se pierde sino que se transforma así: ◦ 1. en un pequeño porcentaje se incrementa un poco la temperatura de la placa, es decir, se produce un poco de radiación térmica. ◦ 2. También a la placa le produce algún daño microscópico. ◦ 3. En un gran porcentaje se produce radiación electromagnética en el rango de los Rayos X  E = h v = 12000 eV = h c / λ  Calcule la longitud de onda λ  Pregunta: Qué pasa con la longitud de onda si se varía ligeramente el V PLACA ?  Conclusión: de esta manera se puede diseñar una estructura experimental que pueda producir cualquier λ deseada. Hablamos así de un espectro continuo.

8  Se halla la energía respectiva para cada VDC  Como l= hc/E, para cada energía se calcula el lambda respectivo  Se observa que la longitud de onda producida entra en el rango de rayos x VDC (input)E (eV) 122 210000 E (eV) l (m) 126.2 E-07 2100001.24 E-10