Actividad 1 Millikan La unidad de carga eléctrica

1- Explicación de la hipótesis de Symmer acerca del fluído vítreo (+) y el fluído resinoso (-).

En 1896, Symmer consideraba que la electricidad es una forma de energía que admite dos fluidos, uno positivo(+) y otro negativo (-) : fluído vítreo que es el positivo y el fluído resinoso que es el negativo .

Los fenómenos que posibilitaban que esto ocurriera se conocen desde hace 2000 años , que pusieron nombre al electrón , y de allí surgió la palabra "electricidad".

Por ejemplo , si cogemos unos globos y lo frotamos sobre la ropa , conseguimos que se electrifique y lo ponemos en la pizarra , se quedará pegado.

Os facilitamos a continuación un link en el que podeis contemplar lo descrito
http://www.youtube.com/watch?v=cAH-fmz4RCo&feature=related

2- El funcionamiento de un tubo de descarga
Debido a la diferencia de los electrodos, las descargas eléctricas del tubo producirá electrones que atraviesan el tubo . Si uno de ellos choca con algun otro electrón de la capa más externa ; puede producir energía que es capaz de arrancar un electrón de su orbital o chocar con otros electrones de otros atomos transmitiendoles la misma energía ; o puede que el electrón no gana mucha energía y no será arrancado de su orbital , pasaría a otro orbital con mayor energía
















3- El modelo de Thomson de átomo y por qué no es un modelo viable según los descubrimientos posteriores.

Thomson pensaba que los electrones estaban repartidos alrededor del átomo , fue el primer modelo que dijo que los átomos eran visibles , se podían dividir en electrones .
Pero no conocía lo que era el núcleo , protón y neutrón .












Más tarde , Rutherford descubrío que el átomo tiene núcleo y era pequeño , no como lo decía Thomson y apartir de allí el modelo de Thomson ya no servía.

Según Rutherford el núcleo contiene protones y neutrones , allí es donde teniá casi toda la masa del átomo y la carga positiva . Y que un átomo tambien tenia corteza , donde estaban los electrones que giran alrededor del núcleo .




4. Millikan trabajó en la Universidad de Chicago a las órdenes de Albert Michelson. Describe brevemente el experimento por el que es famoso este investigador.
En la base de un edificio que estaba cerca del nivel del mar, Michelson y Morley construyeron lo que se conoce como el interferómetro de Michelson. Está formado por una lente semiplateada o semiespejo, que parte la luz monocromática en dos haces de luz que viajan en un determinado ángulo respectivamente.
Con esto se lograba enviar a la vez dos rayos de luz (que vienen de la misma fuente) en direcciones perpendiculares, hacerles recorrer distancias iguales (o rutas ópticas iguales) y recogerlos en un mismo punto, donde se crea un patrón de interferencia que depende de la velocidad de la luz en los dos brazos del interferómetro. Cualquier variación en esta velocidad (provocada por la distinta dirección de movimiento de la luz con respecto al movimiento del éter) sería detectada, y al no detectar ninguna variación demostraron que el éter no existía.



¿Qué es el éter?
Era en algunas teorías que luego se demostró que eran inciertas, una hipotética sustancia extremadamente ligera que se creía que ocupaba todos los espacios vacíos como un fluido.
¿Crees que su existencia sigue siendo una hipótesis viable?
No, porque gracias al descubrimiento de Morley y Michelson se ha descubierto que en lo que la antigüedad se denominaba éter era inexistente.

5. ¿Podrías explicar, según el modelo de Bohr, por qué los rayos X ionizan a las gotas de aceite?
En el año 1913 Bohr descubrió un nuevo modelo atómico, gracias al cual años más tarde se pudo demostrar la teoría de Millikan en su modelo atómico enunció que si se aplica una energía en forma de fotón (luz) a un electrón, este pasa su orbital a uno superior, y el electrón desprende un fotón cuando pasa de un orbital a otro inferior. Por ello, se cargan negativamente y se ionizan.




6. Describe el experimento de Millikan. Propongo el siguiente trabajo opcional: realiza el experimento en esta web y presenta los resultados que hayas obtenido (gráficas, cálculos, etc...).



En el año 1923 al genialísimo Millikan le concedieron el premio nobel por el descubrir la energía de cada electrón; para ello realizo la siguiente investigación, para llevar a cabo este descubrimiento utilizó una cámara cerrada la cual tenía un agujero en uno de sus laterales en la mitad superior para colocar un atomizador, además en la mitad inferior del lateral encontramos otro agujero donde se coloca un microscopio .En el otro lateral de la camara en la que no encontramos ningún artilugio encontramos una pequeña ventana por donde los rayos X penetran y otra por la que entre la luz que ilumina las gotas. Los rayos X cargan eléctricamente (ionizan) las partículas de las gotitas de aceite.
Donde se sitúa el atomizador y encima del microscopio se encuentra situada una placa metálica horizontal cargada positivamente, y donde el microscopio se encuentra en el lugar donde está el agujero para el microscopio situamos otra placa cargada negativamente.
Llevando a cabo este proceso las gotas de aceite se podrían mantener en el aire suspendidas, contrastando la fuerza de la gravedad con la atracción magnética que habrá al cargar las gotitas de aceite negativamente con las placas que estarán cargadas una positivamente y otra negativamente.
Millikan sabía que al atravesar las moléculas por los rayos x, estas quedarían ionizadas, es decir cargadas de electricidad.Su experimento consistió en dejar caer un elemento gaseoso constituido por gotitas de aceite que caían uniformemente debido a su peso pero contrarrestado por la viscosidad del gas
A éstas gotitas les aplicaba la carga de la que habíamos hablado antes por medio de los rayos x, y las dejaba entre dos placas de metal con distinta carga (positiva y negativa) para que al contrarrestarse y tratar de atraerse, las gotitas quedaran suspendidas en el aire.

De esta forma, Millikan conocía la masa de la gota, la intensidad del campo eléctrico y la fuerza de la gravedad cuando las gotas quedaban suspendidas, por lo que pudo determinar que la carga de la gota era:

Mg=qE

Con este experimento pronto se dio cuenta de que todas las gotas de aceite con las que había experimentado tenían una carga que siempre era múltiplo de otra carga elemental que se trataba de la carga del propio electrón.

7 ¿Qué es el efecto fotoeléctrico ? Puedes enseñar alguna aplicación actual de este fenómeno por cuya explicación teórica, Albert Einstein , recibió el premio Nobel. Millikan también comprobó experimentalmente la hipótesis de Einstein aunque dijera de ella que "le falta una base teórica satisfactoria".
Para poder explicar que es el efecto fotoeléctrico basándonos en la teoría de Albert Einstein, primero hemos de recorrer brevemente todo lo relacionado con el efecto fotoeléctrico desde la primera persona que informó acerca de ello
La primera persona que observó el efecto fotoeléctrico fue Heinrich Hertz en el 1887; este científico informó sobre la observación, mas no pudo explicarla.




Observaciones que se hicieron acerca del en esa época todavía no explicado experimento.



Al incidir luz ultravioleta sobre el cátodo metálico (fotocátodo) se detecta el paso de una corriente eléctrica. Se trata de electro-nes que abandonan el cátodo (colector) y se dirigen al ánodo a través del vacío dentro del tubo. Los electrodos se hallan conec¬tados a una diferencia de potencial de sólo unos pocos voltios.

Existía una antigua teoría que explicaba este fenómeno La teoría elecetromagnética clásica. Esta consideraba que la radiación con la mayor intensidad, la cual corresponde a ondas de mayor amplitud transporta mayor energía. La intensidad es igual a la energía que incide en cada unidad de tiempo en una unidad de superficie.



Otro fenómeno que todavía no se había explicado era que con radiaciones ultravioletas de diferentes in-tensidades, los electrones salen del metal con la misma velocidad, aunque la radiación más intensa arranca mayor número de electrones.





Con luz ultravioleta, aun siendo esta de baja intensidad, los electrones son arrancados de forma casi instantanea, la física clásica predecía un tiempo de retardo hasta que los átomos absorbieran la energía necesaria para expulsar el electrón. Con luz visible este fenómeno no se observa, aunque se aumente la intensidad de la luz y se ilumine durante mucho tiempo, como para que el átomo absorba bastante energía. Como todas las otras observaciones resultaba inexplicable.

EXPLICACION FISICA DEL FENOMENO



Para explicar este fenómeno Planck llego a la conclusión de que el traspaso de energía entre la materia y la radiación en el cuerpo negro ocurría a través de paquetes de energía. Sin embargo, no quiso admitir que la energía radiante una vez desprendida de la materia también viajaba en forma corpuscular. Es decir que siguió considerando a la radiación que se propaga como una onda clásica.



Con todas estas observaciones realizadas en 1905, Albert Einstein fue un paso más allá al explicar completamente las características del efecto fotoeléctrico, aunque para ello retomó la idea del cuanto de energía de Planck, postulando que.



La radiación electromagnética está compuesta por paquetes de energía o fotones. Cada fotón transporta una energía. Esto se traduce a que la energía es igual a la frecuencia de la radiación (v) por la constante de Plank (h) E= v . h Cuando un fotón incide sobre un metal, transfiere toda su energía a alguno de los electrones. Si esta energía es suficiente para romper la ligadura del electrón con el metal, entonces el electrón se desprende. Si el fotón transporta más energía de la necesaria, este exceso se transforma en energía cinética del electrón:
Expresado en fórmula matematica es: Energíacinética = h . v - donde Energíaextracción es la energía necesaria para vencer la unión con el metal.
http://www.youtube.com/watch?v=rL4YegyLWsQ&feature=related
Gracias a esta teoría se podían explicar perfectamente todos los hechos que no habían sido explicados hasta el momento
1. Si la frecuencia de la radiación es baja (como en la luz visible), los fotones no acarrean la suficiente energía como para arrancar electrones, aunque se aumente la intensidad de la luz o el tiempo durante el cual incide.
Para cada tipo de material existe una frecuencia mínima por debajo de la cual no se produce el efecto fotoeléctrico.



2. Si la frecuencia de la radiación es suficiente para que se produzca el efecto fotoeléctrico, un crecimiento de la intensidad hace que sea mayor el número de electrones arrancados pero esto no afecta a la velocidad de los electrones.
Aumentar la intensidad de la luz equivale a incrementar el número de fotones, pero sin aumentar la energía que transporta cada uno.
3. Según la teoría clásica, habría un tiempo de retardo entre la llegada de la radiación y la emisión del primer electrón, en cambio la teoría de Einstein predice que:
Una radiación de frecuencia adecuada, aunque de intensidad sumamente baja, produce emisión de electrones en forma instantánea.
Para la corroboración y aceptación de la teoría de Albert Einstein pasaron diez años de experimentación. Se determinó el valor de h a partir de experiencias de efecto fotoeléctrico y se encontró que concordaba perfectamente con el valor hallado por Planck a partir del espectro de radiación de cuerpo negro.
Desde ese momento los físicos aceptaron que, si bien la luz se propaga como si fuera una onda, al interactuar con la materia (en los procesos de absorción y emisión) se comporta como un haz de partículas. Esta sorprendente conducta a la que se la llamó naturaleza dual de la luz muestra que las ideas surgidas del mundo macroscópico no son aplicables al inimaginable mundo de lo diminuto.
A continuación se muestran imágenes las cuales muestran diferentes experimentos que se realizaron dependiendo en la intensidad tipo de material etc
Con rayos en el máximos grado UV se aprecian muchos electrones



Con rayos violetas; azules, morados empiezan a aparecer cantidades considerables de electrones





Con rayos rojos no se aprecian los electrones



Con voltaje negativo los electrones retornan a su punto de origen.




Con menor intensidad observamos que se arrancan menor número de electrones



Si quieres comprobar por ti mismo estos experimento entra en la web: http://phet.colorado.edu/en/simulation/photoelectric


Aplicaciones de esta de la teoría de Albert Einstein
En la actualidad la teoría por la cual se dio el premio nobel a Albert Einstein se aplica por ejemplo al sistema por el cual los ascensores regulan el cierre o el abrir en las puertas. Un rayo es emitido desde una lámina situada en un lateral de una de las puertas llegando hasta una célula fotoeléctrica. Cuando se interrumpe el rayo, un relé impide que se cierre la puerta.




8. ¿Por qué piensas que es interesante que los científicos pasen algunos años en otros centros de investigación distintos a los que se formaron?
En cada país o centro la enseñanza se aplica de diferente manera que en otros países o centros de enseñanza o dependiendo de en que campos de enseñanza unos países o centros destacan en unos aspectos sobre otros; por ello es recomendable pasar algunos años en centros de investigación diferentes, aunque a veces el estudiar en otros países o centros no se debe a diferentes modos de enseñanza si no para conocer el modo de pensar de razonar y pensar de otros científicos que fueron y por tanto están acostumbrados a un modo de enseñanza diferente a la de su centro.
9. ¿Por qué es recomendable (o no) leer libros de divulgación científica? Para poder responder a esta pregunta he considerado de mucha importancia el definir o explicar que es un libro de divulgación científica. Habiendo buscado previamente las definiciones de texto divulgación y científico, podremos decir que un texto de divulgación científica es aquel texto cuyo fin o propósito es poner al alcance de cualquier persona que los lea temas relativos a la ciencia. Tras esta breve definición me atrevería a dar mi opinión. Es recomendable leer libros de divulgación científica ya que realizando una lectura de interés personal se adquieren conocimientos de la física, experimentos realizados con ella y aplicaciones de la misma. De esta manera podremos apreciar la evolución de nuestro mundo y a así conocerlo en mayor medida. Los humanos creemos que sabemos todo acerca del lugar en el que vivimos pero en realidad somos simples minúsculos constituyentes del todo. Es de buen sabidos que existen muchas más razones por las que es bueno leer este tipo de textos, más lo que realmente es importante es que al leerlos adquiriremos un exquisito saber el cual rellenará la parte de nuestro cerebro que rellena de ignorancia esta.

10. Construye con materiales reutilizados tu propio modelo atómico (Thomson, Rutherford o Bohr) y cuelga en tu blog un reportaje gráfico de él (foto, vídeo o vídeomontaje).
Vamos a representar el modelo de rutherford el cual estará en youtube para poder verlo; aquí adjuntamos el link.
http://www.youtube.com/watch?v=LNlmzWI6wMo
Además de el video estar en youtube estará en el blog.