Capitulo 7: Millikan

1. Symmer fue un físico inglés que dijo que la electricidad de todos los cuerpos estaba formada por dos fluidos que se neutralizan entre sí, constituyendo un fluido eléctrico neutro. Estando en este estado, los cuerpos no dan señales de electricidad, pero cuando se rompe este equilibrio, los dos fluidos se separan aparecen los fenómenos eléctricos de uno o de los dos fluidos. Pero estos fluidos tienen una gran tendencia a recomponerse y neutralizarse. Symmer llamó a estos fluido vítreo y resinoso, pero hoy en día se conocen como cargas positivas (+) o negativas (-).

2. Un tubo de descarga es un tubo de vidrio con dos electrodos, conectados a una fuente de alto voltaje, de modo que uno de los electrodos queda cargado negativamente (cátodo) y otro positivamente (ánodo). En el tubo hay un gas encerrado a bajas presiones. Al calentar el cátodo, éste emite un número de electrones en forma de rayos catódicos que se dirigen al ánodo. De esta forma se pudo determinar que los electrones tienen un carácter negativo porque es atraído por la carga positiva y repele a la carga negativa. Si el tubo está recubierto de algún material fluorescente, los rayos brillan intensamente. Con el tiempo, se comprendió que los electrones que formaban los rayos catódicos se transmiten de forma diferente dependiendo del gas, y se llegó a la conclusión de que la conductividad de un gas aumenta cuando disminuye su presión. Esto se manifiesta con fenómenos de luz, de distintos colores dependiendo de la presión, como los previamente citados. Un científico llamado Thomson trató de sacar la mayor cantidad de aire del tubo posible y aproximarse al vacío. Llego a un punto en el que los rayos catódicos se desviaron debido a la carga eléctrica. A través de su experimento demostró que la carga negativa y la luminosidad eran indivisibles, al contrario de lo que pensaban algunos investigadores.










3 . Además de descubrir el electrón, Thomson también propuso un segundo modelo del átomo. El modelo decía que el átomo era una esfera compuesta de electrones de carga negativa incrustados en el átomo, que tiene carga positiva. Según Thomson, los electrones se distribuyen de forma uniforme en el interior del átomo, suspendidos en una nube de carga positiva. Aunque el modelo de Thomson explicaba muchos hechos observados en química y con los rayos catódicos, hacía predicciones incorrectas sobre la distribución de la carga positiva en el interior de los átomos. Más tarde se descubrió que la carga positiva estaba concentrada en una pequeña parte en el centro del átomo, es decir, en el núcleo atómico. Tampoco explicaba la regularidad de la tabla periódica de Mendeleiev, que finalmente se explicaría con modelos posteriores.





4 . Millikan trabajó en la Universidad de Chicago, donde trabajó Michelson. Este científico, junto con Morley, hizo uno de los experimentos más famosos en la historia de la física. A finales del siglo XIX, se creía que la luz se propagaba en el espacio a través de una sustancia hipotética llamada éter. El propósito de estos dos científicos era medir la velocidad relativa con la que se movía la Tierra con respecto al éter. Para ello, se utilizó un interferómetro de Michelson, el cual divide la luz que emite un foco luminoso en dos haces, los cuales rebotan en dos espejos y se vuelven a juntar. Como la luz es una onda, siempre que haya una fuente que solo emita una longitud de onda, al volver a juntarse, los dos haces interferirán produciendo máximos y mínimos de intensidad. Que se forme uno u otro depende de la interferencia de caminos que hayan recorrido los dos haces de luz, que se hace variando la posición de uno de los espejos. También se puede conseguir variando la velocidad del medio por el que viaja la luz en uno de los brazos del instrumento. Por lo tanto, variando la orientación de los brazos se debería observar un cambio en el patrón obtenido. En el experimento, los dos hombres utilizaron un instrumento con brazos de 11 metros de largo, colocado sobre una piscina de mercurio para minimizar los movimientos del aparato lo más posible. Los resultados a los que se llegaron no fueron los esperados, si no que la velocidad de la luz no varió, es decir, el éter no tenía ninguna velocidad apreciable. Así, este experimento se convirtió en uno de los puntos más fuertes para desmentir la teoría del éter.





5 . Según el modelo atómico de Bohr, los átomos están compuestos de un núcleo con carga positiva y electrones girando en órbitas alrededor del núcleo. Los electrones deben ocupar la órbita de menor energía posible o la órbita más cercana al núcleo. Cada órbita puede contener un número determinado de electrones y no más. Al irradiar las gotas de aceite con rayos X, los electrones se cargan de energía y buscan órbitas con un mayor nivel energético. Si ninguna de las órbitas tiene la capacidad de aguantar la energía del electrón, éste se escapa y el exceso de energía se convierte en energía cinética.



6 . En 1909, Millikan llevó a cabo un experimento para determinar la medida de la carga de un electrón con una gota de aceite. La experiencia constaba de dos partes en las que se utilizaba la misma gota: en la primera parte se determinó su masa o radio con la velocidad de caída en ausencia de un campo eléctrico y la segunda, consistió en determinar su carga midiendo la velocidad de caída en presencia de un campo eléctrico. Millikan diseñó un aparato dividido en dos cámaras, que además contaba con un par de placas horizontales paralelas, una con carga positiva y otra con carga negativa. En la cámara inferior había un microscopio y se podía modificar el voltaje en el interior de las cámaras. Cuando se aplica una diferencia de potencial a las placas del condensador se establece un campo eléctrico. El sentido del campo eléctrico es tal, que la gota se eleva con velocidad uniforme. Midiendo esta velocidad se determina la carga de la gota. Millikan llegó al resultado de que la unidad fundamental de carga o carga del electrón es e=1,6·10-9 C.



7 . El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material al incidir sobre él una radiación electromagnética, que puede ser luz visible o de luz ultravioleta. La luz está compuesta por unas partículas llamadas fotones que tienen una energía característica determinada por la frecuencia de onda de la luz. Si un electrón que ha absorbido la energía de un fotón supera la energía mínima para que un electrón sea arrancado del material, éste podrá escapar. La energía de los fotones depende de la longitud de onda y no de la intensidad de la luz. Una de las aplicaciones más importantes que tiene el efecto fotoeléctrico son las células fotovoltaicas, que son la base para la energía solar.





8 . Es interesante que los científicos pasen tiempo en otros centros de investigación para poder conocer distintas formas de trabajo y aprender más. De esta manera, puede cambiar su forma de pensar y puede hacer que tenga una mentalidad más abierta. También puede contrastar opiniones y conclusiones con otros científicos que le pueden ayudar con su investigación.



9 . Es recomendable leer libros de divulgación científica, ya que enganchan al lector y cuentan cosas que podrían aparecer en libros de texto pero de forma interesante y entretenida. Además, es una gran forma de aprender sin la necesidad de estudiar, está disponible para prácticamente todas las edades por su lenguaje sencillo y claro y no hay que tener conocimientos previos para entender de lo que habla. Estos libros te dan ganas de aprender más y más.





10 . Este es nuestro modelo atómico basado en el de Bohr. Los puntos rosas representan los electrones y la pelota representa la parte con carga positiva.