HLEKTRON

1- Explicación de la hipótesis de Symmer acerca del fluido vítreo (+) y el fluido resinoso (-) desde el punto de vista de tus conocimientos de la electrostática .

Symmer admitia la existencia de dos fluidos eléctricos, llamados vítreo y resinoso, que al estar mezclados en iguales cantidades en un cuerpo, hacían que fuera un fluido neutro.
Vamos a ver que quiere decir lo de neutro, si llamamos positivo al vítreo y negativo al resinoso y estan mezclados en iguales cantidades en un cuerpo, determinarían el estado neutro de él.
¿Cómo podríamos alterar el cuerpo? Por diferente causas, sobre todo el frotamiento y las acciones químicas, podrían separarlos o, mejor dicho, se alteraría la relación de cantidad de las cargas, provocando el predominio de una de ellas, dando lugar a la aparición de fenómenos eléctricos, pero teniendo en cuenta que ambos fluidos tienden a reunirse para constituir de nuevo el fluido neutro.
A continuación os ponemos un par de experimentos caseros, si sometes a frotamiento diferentes materiales y los acercas a su detector de electricidad, y veremos que atraen a determinados materiales.

Frotamos un peine de plástico y atrae a papeles cortados en pequeños tamaños:

2- Explicar el funcionamiento de un tubo de descarga . ¿Por qué consiguió Thomson desviar los rayos catódicos? ¿Cómo influye la presión del gas enrarecido del interior?

Un tubo de descarga es un tubo de vidrio con electrodos soldados en sus extremos y contiene gas a baja presión. Cuando se establece una diferencia de potencial entre los dos electrodos, se produce un campo eléctrico intenso donde los electrones son atraídos a gran velocidad. En el recorrido los electrones chocan con los átomos del gas existente arrancándole electrones que lo convierten en ión positivo que a su vez es atraído por el electrodo-cátodo (negativo), desencadenando así una “avalancha electrónica” que tiene como resultado el fenómeno luminoso de la descarga.
En condiciones normales una gas es un mal conductor de la electricidad. Sin embargo, si le aplicamos tensión a través de los electrodos del tubo, se produce una descarga y el gas comienza a ser conductor de electricidad. Si la presión del tubo disminuye a niveles bajos, aparecerá una corriente de rayos conocida como catódicos, porque siempre viajan desde el electrodo negativo (cátodo) al positivo (ánodo). Algunos físicos consideraban que era una forma de radiación, mientras otros pensaron que eran partículas cargadas negativamente. En 1987, Thomson realizó una serie de experimentos que demostraron que la segunda opción era la correcta.
La observación hecha por Thomson fue que los rayos catódicos son desviados por un campo eléctrico.
Las características básicas de los aparatos de Thomson se muestran en el siguiente dibujo:

El cátodo C está a un potencial negativo de vario cientos voltios respecto del ánodo S1. Los rayos catódicos viajan hacia el ánodo y pasan a través de una abertura en ella. Continúan a través de una segunda abertura en S2, viajando en línea recta (mostrado en negro en el dibujo)hasta el extremo del tubo en O, donde golpean contra la pared y producen una mancha fosforescente bien definida y estrecha. P1 y P2 son un par de las placas paralelas de metal a través de las cuales una diferencia potencial puede ser aplicada. Esto da lugar a un campo eléctrico en el espacio entre ellas a lo largo de cuál viajan los rayos catódicos. Si la placa P1 es positiva los rayos catódicos se desvían hacia arriba. Siguen el camino mostrado en rojo y producen una mancha fosforescente en A. Una escala se pega en el exterior del tubo para medir desviación.
Si quieres una explicación más detallada de los rayos catódicos realizado por Thomson ir a la siguiente dirección:
http://http://www.geocities.com/edug2406/descubrimiento_electron.htm?20099%20

3- Explica el modelo de Thomson del átomo e investiga por qué no es un modelo viable según los descubrimientos posteriores.

Introduce la idea de que el átomo puede dividirse en las llamadas partículas fundamentales:
· Electrones, con carga eléctrica negativa
· Protones, con carga eléctrica positiva
· Neutrones, sin carga eléctrica y con una masa mucho mayor que la de electrones y protones.
Thomson consideraba al átomo como una gran esfera con carga eléctrica positiva, en la cual se distribuyen los electrones como pequeños granitos (de forma similar a las pepitas de una sandía).

Las insuficiencias del modelo son las siguientes:
El átomo no es macizo ni compacto como suponía Thomson, es prácticamente hueco y el núcleo es muy pequeño comparado con el tamaño del átomo, según demostro E. Rutherford en sus experimentos.

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. ¿Qué es el éter ? ¿Crees que su existencia sigue siendo una hipótesis viable?

Llevado a cabo en 1887, el experimento de Michelson-Morley se considera el trabajo definitivo que terminó eliminando la creencia decimonónica de que las ondas luminosas viajaban a través de un medio llamado éter.
Albert Abraham Michelson comenzó a trabajar en la búsqueda del éter cuando era un joven estudiante y le atraía el reto de crear un experimento meticuloso para medir la velocidad de la Tierra a través del éter que se suponía que llenaba el espacio. Las mediciones tenían que ser tan precisas que muchos dijeron que no podían hacerse. (Más tarde Michelson le diría a Einstein que había empleado tanta energía para conseguir la precisión necesaria simplemente porque era “divertido”).
El experimento utilizaba un diseño bastante innovador que se basaba en una técnica desarrollada por Michelson, la interferometría (Michelson recibiría el premio Nobel de física en 1907 por sus instrumentos ópticos de precisión y las mediciones realizadas con ellos. Para su experimento, Michelson y Morley hicieron que dos rayos de luz viajasen en ángulo recto uno del otro: uno viajaba en la misma dirección que el éter y el otro la cruzaba. Imaginemos dos personas nadando en un río, una va corriente arriba y luego a favor de corriente, mientras que la otra nada directamente a un punto al otro lado del río y vuelta. Ambos nadadores se tienen que enfrentar a la corriente pero de forma diferente y, consecuentemente, el tiempo que emplean para recorrer exactamente la misma distancia será diferente. Si la Tierra viaja a través del éter, el éter crea una corriente (como un río), y un rayo de luz que viaje en contra y luego a favor debería tardar menos en recorrer una distancia determinada que otro que la atraviese en ángulo recto. Esta era la hipótesis que Michelson y Morley intentaban confirmar con su experimento. Por mucho que repitieron la medición, ambos rayos empleaban la misma cantidad de tiempo en sus viajes. Claramente, había un problema con la teoría tradicional del éter. Sin embargo, el concepto del éter, no fue completamente descartado en ese momento.
La teoría de la relatividad espacial de Einstein se desarrolló creyendo firmemente que el éter no existía.
En relación con la pregunta sobre el éter, si su existencia es viable, hay que decir que antiguamente se utilizaba para justificar algunos fenómenos observados en la naturaleza, como por ejemplo la propagación de la luz en el vacío. La luz es una onda y por tanto necesitaba un medio material en el que propagarse. El éter era la sustancia que se creía que ocupaba todo el espacio.
Como hemos visto el experimento de Michelson-Morley y más tarde como el mismo Einstein reconoció esta teoría quedo anticuada.
Hoy día sabemos que la luz puede viajar sin necesidad de un medio y se ha dado paso a un Universo donde el vacio es concebible.

5- ¿Podrías explicar, según el modelo de Bohr , por qué los rayos X ionizan a las gotas de aceite?

Entendemos que lo que quiere decir es que los rayos X, al incidir sobre las gotas de aceite les van a transmitir electrones y van a hacer que las gotitas de aceite se sobrecargen negativamente, es decir, las convierte en conjuntos de aniones (iones negativos).

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...).
Millikan determinó por primera vez y de forma precisa la carga de un electrón en la Universidad de Chicago durante el período 1909-1913.
Millikan hacía caer entre dos placas metálicas una rociada fina de gotas de aceite muy pequeñas. El aire entre las placas era irradiado con rayos-X y éstos provocaban la ionización («arrancaban» electrones) de moléculas de nitrógeno y oxígeno. Algunos de los electrones liberados colisionaban con las gotas de aceite y podían quedar adheridos a ellas, con lo que conferían a la gota que caía una carga negativa.
La caída libre de las gotas por acción de la gravedad podría ser detenida entonces cargando las placas metálicas, una positiva y la otra negativamente.
Millikan observó con ayuda de un microscopio gotas individuales de aceite y ajustó la carga de las placas hasta conseguir que la fuerza que actúa sobre la gota debida a la carga de las placas compensara exactamente la fuerza gravitatoria. De este modo una gota quedaría estacionaria (se detendría su caída). Conociendo la carga de las placas y haciendo uso de la ley de Coulomb, Millikan fue capaz de calcular la carga que portaba la gota. Cuando la experiencia se repetía para un gran número de gotas individuales, el resultado era que la carga sobre una gota siempre era -1,60 x 10-19 C o un múltiplo entero de esta carga.
Millikan demostró que hay una cantidad de carga eléctrica que es la más pequeña posible. Ello indica que la carga eléctrica no es continua sino que está constituida por partículas -las partículas que hoy se conocen como electrones- que portan, todas ellas, la misma carga. Las gotas de aceite habían incorporado uno o varios electrones y por ello su carga siempre resultaba ser la de uno o varios electrones. Los experimentos de Millikan no sólo sirvieron para establecer un valor preciso de la carga de un electrón, sino que también proporcionaron la primera prueba concluyente de la existencia de los electrones.

Os recomendamos ver el video que a continuación subimos:

VER VIDEO

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".

Este efecto fue descubierto por Hertz en 1.887 y estudiado por Lenard en 1.900. Fue satisfactoriamente explicado por Einstein en 1.905 y su explicación le supuso ganar el Premio Nobel de Física. El efecto fotoeléctrico consiste en el hecho de que, cuando se ilumina una superficie metálica limpia, bajo ciertas condiciones se emiten electrones. Estos electrones pueden ser recogidos en un tubo de rayos catódicos para relacionar su emisión con algo fácilmente medible, como es la intensidad y voltaje eléctrico.
Figura: Dispositivo simplificado para la medición del efecto fotoeléctrico.
Su análisis del efecto fotoeléctrico en su artículo “Heurística de la generación y conversión de la luz” es de por sí un trabajo revolucionario. Al explicar un efecto que contradecía las creencias de su tiempo sobre la naturaleza de la luz, Einstein contribuyó a la visión global de hoy en día sobre el mundo subatómico, que no sólo el hombre de la calle, sino incluso los propios físicos tienen problemas en imaginar.
Para los contemporáneos de Einstein, el efecto fotoeléctrico era un fenómeno extraño, aunque común: las láminas de algunos metales. al ser expuestas a una luz de determinada longitud de onda, emitían electrones. Hoy en día abunda la utilización práctica de este efecto, en ascensores, puertas de garaje, cajas de los supermercados. En definitiva, un haz de luz atraviesa un espacio e ilumina una lámina metálica en el lado opuesto, lo que hace que la lámina emita electrones. La emisión de electrones se comprueba. y se cierra un circuito que hace que la cinta transportadora en la caja se mueva. Cuando algo obstruye el camino de la luz, una barra de pan, por ejemplo, entonces la emisión de electrones se detiene, el circuito se abre. la cinta se detiene de pronto y se cae nuestro cartón de leche...
La parte más extraña del efecto fotoeléctrico no era si la luz tenía suficiente energía para desprender electrones, sino cómo sucedía este fenómeno. Cuando los físicos comenzaron a medir la energía cinética de los electrones emitidos con distintas frecuencias e intensidades de la luz, se encontraron con que los resultados contradecían todas sus suposiciones.
A pesar de lo ingeniosa y matemáticamente correcta teoría de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico, ésta no fue muy bien recibida por la comunidad científica. No había ninguna duda de que la luz fuera una onda, ya que había sido demostrado muchas veces. Pero, de pronto, parecía que la única explicación del efecto fotoeléctrico era considerar la luz como un haz de partículas individuales. Muchos físicos se opusieron a la tesis de Einstein, argumentando que, aunque proporcionara un aparato matemático capaz de describir el fenómeno, no representaba una visión apropiada de la realidad. La luz era una onda, y nada más. ¿Nada más, realmente?
Si queréis visitar cualquier página web relacionada con Einstein y su efecto fotoeléctrico, os recomendamos las siguientes:
http://roble.pntic.mec.es/~jveh0000/batx/fisica2/angel/cuantica/Sub/effoteel/photoeffect.htm http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/fotoelectrico/fotoelectrico.htm http://actualidad.terra.es/ciencia/articulo/einstein_fisico_humano_253458.htm

8- ¿Por qué piensas que es interesante que los científicos pasen algunos años en otros centros de investigación distintos a los que se formaron?

Ir a otros centros de investigación supone compartir estudios, experiencias o abordar experimentos desde otros puntos de vista.
Desde la investigación muchas veces entablar discusiones con otros expertos, no sólo nos pueden llevar a abordar nuevos temas o nuevos puntos de vista, sino que pueden replantearse hipótesis de trabajo que pueden ser fundamentales para lograr un resultado positivo en la investigación.
También creemos que puede haber nuevas aportaciones desde el punto de vista tecnológico que ayuden a los científicos en sus investigaciones.
En resumen, el compartir conocimientos es bueno porque forma parte del aprendizaje.

9- ¿Por qué es recomendable (o no) leer libros de divulgación científica?

Primero, leer siempre es bueno o recomendable.
En concreto, nuestra opinión sobre leer libros de divulgación científica nos sumamos a lo que el libro dice: “Los conocimientos así adquiridos pueden ayudarnos a formar nuestro propio criterio y dificultar que nos líen.”

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).

Nuestro modelo atómico de Thomson es el siguiente: Es algo que tomamos como merienda normalmente, natillas con crispis.
Las natillas representa la masa de carga positiva, y las partículas de carga negativa son los crispis.

Modelo atómico de Rutherford: Hemos utilizado papel albal para hacer las órbitas, papeles redondos que hemos pegado para los electrones y una bola de papel albal forrada, como núcleo del átomo. Rutherford dijo que alrededor del núcleo del átomo giraban, en órbitas todavía no muy bien definidas, unas partículas (electrones). El núcleo todavía no estaba dividido en neutrones y protones, y poseía toda la carga positiva y casi toda la masa.