Compendio de Experimentos Clásicos de la Física Moderna Juliana Ramírez G G2E27Juliana 06/06/15

Experimento de Franck-Hertz (Cuantizaciòn de la energía-1914) En el experimento dentro de un recipiente de cristal con vapor de mercurio, se aceleraron electrones por medio de una diferencia de potencial, estos electrones se dirigirán hacia una rejilla cargada positivamente. Durante el viaje a la rejilla los electrones chocan con los átomos de vapor de mercurio, cuando este choque es inelástico queda en un estado excitado y debe emitir un fotón para volver a su estado natural

Experimento de Franck-Hertz (Cuantizaciòn de la energía-1914) Más allá de la rejilla habrá una placa recolectora cargada negativamente. Si los electrones que se encuentran en la rejilla tienen una energía cinética mayor o igual a 1,5eV, entonces impactarán la placa y contribuirán con una corriente Ic, de lo contrario volverán a la rejilla. Importancia: Nos muestra que los átomos absorben energía en pequeñas porciones o cuantos de energía, confirmando los postulados de Bohr.

Experimento de Franck-Hertz (Cuantizaciòn de la energía-1914) La corriente Ic presenta varios picos espaciados aproximadamente 4.9 eV. El primer valle, corresponde a los electrones que han perdido toda su energía cinética después de una colisión inelástica con un átomo de mercurio. El segundo valle, corresponde a electrones que han experimentado dos colisiones inelásticas consecutivas con átomos de mercurio, y así sucesivamente.

Efecto fotoeléctrico En un tubo al vacío se tiene una placa de metal (ánodo) que se irradia con fotones lo cual produce que se liberen electrones, estos electrones se dirigen hacia un cátodo generando una corriente que se mide en el amperímetro del circuito. Un potencial de frenado V, van disminuyendo el paso de electrones hasta frenarlo por completo.

Efecto fotoeléctrico por Albert Einstein (1905) DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA: En 1905, Albert Einstein dio una explicación al comportamiento de la luz para producir corriente. Basándose en la teoría de los cuantos de Planck, Einstein postuló la existencia de fotones, cuantos de luz con propiedades de partículas. Einstein propuso que cada fotón tiene una energía (E) y se relacionaba con la frecuencia v por E=hv Einstein ganó el Premio Nobel de Física en 1921 por esta teoría que explica el efecto fotoelétrico.

Efecto Compton (Universalidad de la dualidad de la luz) En 1923 Arthur Compton demostró la naturaleza cuántica de la luz. Cuando la luz choca con un electrón, se desvía y por eso su frecuencia ondulatoria es alterada. Para explicar esto Compton combinó las contribuciones de Planck y Einsten. El efecto Compton es el cambio de la longitud de onda de la radiación electromagnética de alta energía al ser difundida por los electrones. En 1927 Arthur Compton recibió el Premio Nobel de Física por este descubrimiento.

Efecto Compton (Universalidad de la dualidad de la luz) En el experimento A. Compton realizó el choque de un fotón con un electrón. Después de la colisión la trayectoria del electrón se desvía y el fotón sufre una alteración de su frecuencia y longitud de onda. La explicación de este comportamiento es la naturaleza dual de la luz

Experimento Davisson-Germer (1923-1927) Propiedades Ondulatorias de la Materia Este experimento demostró la naturaleza ondulatoria de los electrones. El experimento consistía en acelerar unos electrones que provenían de un filamento caliente, los cuales chocaban con una superficie de metal de níquel. Esta superficie podía girar, y así se observaba la dependencia angular de los electrones dispersados.

Experimento Davisson-Germer (1923-1927) Propiedades Ondulatorias de la Materia Como resultado en algunos ángulos se podía observar un pico en la intensidad del haz de los electrones dispersados. Lo cual indicaba que los electrones se estaban presentando un comportamiento de onda, permitiendo realizar la siguiente relación.

Experimento Michelson-Morley. 1887. (Inexistencia del Eter) Se decía que el éter era una sustancia que ocupaba los espacios vacíos del universo. Para confirmar o desmentir la existencia del éter Albert Abraham Michelson y Edward Morley diseñaron un experimento. Por los resultados obtenidos recibieron el Premio Nobel en 1907. Además constituyó la base experimental de la teoría de la relatividad especial de Einstein.

Experimento Michelson-Morley. 1887. (Inexistencia del Eter) Este experimento consistía en un lente que divide una luz monocromática en dos haces, así los dos rayos de luz realizarán un recorrido diferente, si un éter existiera, los dos rayos viajarían a una velocidad diferente debido al movimiento de la luz con respecto al movimiento del éter, pero esto no sucedió.