Determinación de la carga específica del electrón. Joseph John Thomson Prehistoria de los rayos catódicos. Cuando el origen de la electricidad aún no era bien conocido, ya se usaban tubos de vidrio con un ánodo y un cátodo y se observaban descargas eléctricas en ellos. No hay imagenes de esos primeros pasos. Michael Faraday (1791-1867) observó que una fluorescencia podía observarse entre los electrodos cuando la presión del gas se reducía. Obs. 1897 P. N. 1906 Cambridge, Inglaterra b. 1856 d. 1940 "in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases"

Determinación de la carga específica del electrón. Joseph John Thomson Rayos catódicos 1855 - 1896. 1855 Geissler era un vidriero de la Universidad de Bonn (Alemania). J. Pluecker, le encarga evacuar tubos para estudiar las descargas eléctricas en gases. Heinrich Geissler desarrolla la bomba de vacio de mercurio. Esto permitió hacer buenos tubos de vacio. 1904 ... Supuso que el átomo consistía de corpúsculos negativos moviendose en una esfera de electricidad positiva...

Bombas de vacío y tubos de Geissler .

Julius Plücker. Matemático y físico. Universidad de Bonn 1801 -1868 1858 Plücker observa la influencia de un campo magnético sobre la fluorescencia en las paredes del tubo.

Johann Wilhelm Hittorf (1824-1914) Profesor de física y química en la Universidad de Münster , contribuyó poderosamente al desarrollo del electroquímica con innumerables inventos. Descubrió los rayos catódicos con su maestro Plücker con el que estudió también las variaciones del espectro al variar la atmósfera. El tubo de Hittford por él inventado aparece como precursor del tubo de Crookes. 1869 J.W. Hittorf observa que un sólido puesto en el camino de los rayos produce una sombra en la fluorescencia del extremo del tubo. Los rayos se propagan en línea recta. 1824-1914

Sir William Crookes 1832-1919 1875 Crookes mejora mucho el vacío en los tubos. Reproduce los experimentos the Plücker y Hittford. Introduce obstaculos y molinos en el paso de los rayos.

Eugen Goldstein 1850-1930 Universidad de Berlin. 1876 - Introduce el nombre de rayos catódicos para los rayos que salen del cátodo. 1886 - Goldstein perfora el cátodo de un tubo de rayos catódicos y descubre los "rayos canales".

Determinación de la carga específica del electrón. PN 1905 "for his work on cathode rays" 1862-1947 1892, Phillip Lenard junto con Heinrich Hertz descubren que bajo ciertas condiciones los rayos catódicos pueden penetrar metal. Lenard logra que los rayos catódicos atraviesen una delgada lámina de metal liviano y salgan del tubo de Crookes. Lenard probó que los rayos catódicos no eran un fenómeno exclusivo del vacío.

Determinación de la carga específica del electrón. Joseph John Thomson La fosforecencia verde es causada por los rayos catódicos en su interacción con el vidrio. Hubo una gran cortroversia sobre la naturaleza de estos rayos. Dos opiniones prevalecieron: Una, sostenida por los físicos ingleses era que los rayos eran cuerpos negativamente cargados disparados por el cátodo con gran velocidad. La otra visión, sostenida por la mayoría de los físicos alemanes, era que los rayos eran algún tipo de vibración etérea u onda. 1904 ... suppose that the atom consists of a number of corpuscles moving about in a sphere of uniform positive electrification...

Determinación de e/m Placas condensador (L) Pantalla fluorescente Sobre una partícula con carga q que se mueve con velocidad v en en un campo eléctrico y magnético aparece una fuerza F: Si no hay campo magnético aplicado: x y z

Determinación de e/m Si no hay campo magnético aplicado: x y z Para medir vx, aplicaba un campo magnético de manera que la F neta sobre la carga sea nula: Con este método, Thomson obtuvo e/m= 1.77x1011 C/kg (el valor actualmente aceptado para e/m= 1.7588196 x1011 C/kg).

Determinación de e/m

Determinación de e/m

Rayos X

Determinación de e/m Como vamos a determinar e/m ? El método que vamos a usar se diseño basándose en el experimento de Bainbridge (Phys. Rev. 42, 1 (1932)). Anodo ~ 6.3 V Cátodo emisor de e- 150-300 V Dispositivo experimental Tubo de vidrio lleno con helio a una presión de 10-2 mm Hg (1/2) m v2 = eV

Determinación de e/m (1/2) m v2 = eV Si se hace circular una corriente por las bobinas, los electrones sufrirán una fuerza perpendicular a la dirección de movimiento con magnitud: F = e v B Puesto que la F es siempre perpendicular a la dirección de movimiento, el camino seguido por los electrones será circular con un radio R, tal que: F = mv2 / R Combinando estas tres ecuaciones se obtiene: e/m = 2V / B2R2 El campo magnético producido cerca del eje del par de bobinas es: B = N0i / (5/4)3/2a N: numero de espiras (130), a = radio de las bobinas (15 cm) V: potencial acelerador, 0 = 4 x 107, i=corriente.

Determinación de e/m

Determinación de e/m El aparato ha sido posicionado tal que las bobinas son coaxiales con el campo magnético terrestre . En Middlebury, el campo magnético terrestre hace un ángulo de 40o con la vertical.

Determinación de e/m Hacerlo para 4 valores de V y para 5 radios Fixed Helmholtz Field Hacerlo para 4 valores de V y para 5 radios Hacerlo para 4 valores de I y para 5 radios