FUNDAMENTOS DE FÍSICA MODERNA – MEDICIÓN DE LA CARGA DEL ELECTRÓN ANDRÉS FELIPE ROJAS RAMÍREZ G1E24ANDRES

ROBERT ANDREWS MILLIKAN EN 1916 ROBERT A. MILLIKAN EMPLEÓ SUS HABILIDADES EN LA VERIFICACIÓN EXPERIMENTAL DE LA ECUACIÓN INTRODUCIDA POR ALBERT EINSTEIN EN 1905 PARA DESCRIBIR EL EFECTO FOTOELÉCTRICO Y EVALUANDO LA CONSTANTE "H" DE PLANCK. EN 1921 MILLIKAN CAMBIÓ SU PUESTO EN LA UNIVERSIDAD DE CHICAGO POR EL DE DIRECTOR DEL LABORATORIO DE FÍSICA NORMAN BRIDGE DEL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CALIFORNIA (CALTECH) EN PASADENA. ALLÍ SE SE ESPECIALIZÓ EN EL ESTUDIO DE LA RADIACIÓN QUE EL FÍSICO VICTOR HESS HABÍA DETECTADO VINIENDO DEL ESPACIO EXTERIOR. ROBERT A. MILLIKAN PROBÓ QUE ESTA RADIACIÓN ERA EXTRATERRESTRE Y LA BAUTIZÓ COMO "RAYOS CÓSMICOS". COMO PRESIDENTE DEL CONSEJO EJECUTIVO DEL CALTECH (EL ÓRGANO GOBERNADOR DEL CENTRO EN ESAS FECHAS) DESDE 1921 HASTA SU RETIRO EN 1945, ROBERT A. MILLIKAN CONVIRTIÓ EL CENTRO EN UNO DE LAS INSTITUCIONES INVESTIGADORAS LÍDERES EN LOS ESTADOS UNIDOS. TAMBIÉN PARTICIPÓ DESDE 1921 AL 1953 EN EL PATRONAZGO DEL SERVICIO DE CIENCIA, AHORA CONOCIDO COMO SOCIEDAD PARA LA CIENCIA Y EL PÚBLICO. ESTUDIÓ EN UN PRINCIPIO LA RADIACTIVIDAD DE LOS MINERALES DE URANIO Y LA DESCARGA EN LOS GASES. LUEGO REALIZÓ INVESTIGACIONES SOBRE RADIACIONES ULTRAVIOLETAS.

MÉTODO PARA LA MEDICIÓN DEL ELECTRÓN A PARTIR DE 1908, MIENTRAS ERA PROFESOR EN LA UNIVERSIDAD DE CHICAGO, MILLIKAN COMENZÓ A TRABAJAR EN SU EXPERIMENTO CON UNA GOTA DE ACEITE CON OBJETO DE MEDIR LA CARGA DEL ELECTRÓN. J.J. THOMSON HABÍA DESCUBIERTO LA RELACIÓN CARGA-MASA DEL ELECTRÓN, PERO NINGUNO DE ELLOS POR SEPARADO. POR LO TANTO, SI UNO DE ESTOS DOS VALORES PODÍAN SER DETERMINADOS, EL OTRO PODRÍA CALCULARSE FÁCILMENTE. ROBERT A. MILLIKAN Y SU ESTUDIANTE DE GRADO HARVEY FLETCHER UTILIZARON EL EXPERIMENTO DE LA GOTA DE ACEITE PARA MEDIR LA CARGA DEL ELECTRÓN (Y CON ELLO SU MASA) Y EL NÚMERO DE AVOGADRO EN TÉRMINOS ACTUALES SE DICE QUE LA CARGA ELÉCTRICA ESTÁ CUANTIZADA, Y SE ESCRIBE =±, DONDE ES ALGÚN NÚMERO ENTERO, DICIENDO QUE EL ELECTRÓN TIENE UNA CARGA − Y EL PROTÓN UNA CARGA DE IGUAL MAGNITUD, PERO DE SIGNO CONTRARIO, + Y EL NEUTRÓN NO POSEEN CARGA

ESTE EXPERIMENTO IMPLICABA EQUILIBRAR LA FUERZA GRAVITATORIA HACIA ABAJO CON LA FLOTABILIDAD HACIA ARRIBA Y LAS FUERZAS ELÉCTRICAS EN LAS MINÚSCULAS GOTAS DE ACEITE CARGADAS SUSPENDIDAS ENTRE DOS ELECTRODOS METÁLICOS. DADO QUE LA DENSIDAD DEL PETRÓLEO ERA CONOCIDA, LAS MASAS DE LAS “GOTAS ", Y POR LO TANTO SUS FUERZAS GRAVITATORIAS Y DE FLOTACIÓN, PODRÍAN DETERMINARSE A PARTIR DE SUS RADIOS OBSERVADOS. USANDO UN CAMPO ELÉCTRICO CONOCIDO, MILLIKAN Y FLETCHER PUDIERON DETERMINAR LA CARGA EN LAS GOTAS DE ACEITE EN EQUILIBRIO MECÁNICO. REPITIENDO EL EXPERIMENTO PARA MUCHAS GOTAS, CONFIRMARON QUE LAS CARGAS ERAN TODAS MÚLTIPLOS DE UN VALOR FUNDAMENTAL, Y CALCULARON QUE ES 1,5924|(17) C, DENTRO DE UN UNO POR CIENTO DE ERROR DEL VALOR ACTUALMENTE ACEPTADO DE 1, |(40) C. PROPUSIERON QUE ÉSTA ERA LA CARGA DE UN ÚNICO ELECTRÓN

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL EL APARATO DE ROBERT MILLIKAN INCORPORA UN PAR DE PLACAS METÁLICAS PARALELAS HORIZONTALES. AL APLICAR UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE LAS PLACAS, SE CREA UN CAMPO ELÉCTRICO UNIFORME EN EL ESPACIO ENTRE ELLAS. SE UTILIZÓ UN ANILLO DE MATERIAL AISLANTE PARA MANTENER LAS PLACAS SEPARADAS. CUATRO AGUJEROS SE CORTARON EN EL ANILLO, TRES PARA LA ILUMINACIÓN CON UNA LUZ BRILLANTE, Y OTRA PARA PERMITIR LA VISUALIZACIÓN A TRAVÉS DE UN MICROSCOPIO. UNA FINA NIEBLA DE GOTAS DE ACEITE SE ROCIÓ A UNA CÁMARA POR ENCIMA DE LAS PLACAS. EL ACEITE ERA DE UN TIPO UTILIZADO NORMALMENTE EN APARATOS DE VACÍO Y FUE ELEGIDO PORQUE TENÍA UNA PRESIÓN DE VAPOR EXTREMADAMENTE BAJA

MÉTODO

VIDEO DIDÁCTICO