Experimento de Thomson

En este programa se han tratado de reproducir las características esenciales del experimento llevado a cabo por Thomson a finales del siglo XIX. El experimento tenía por objeto describir la naturaleza corpuscular de los denominados rayos catódicos.

El experimento consta de dos fases:

1. La determinación de la velocidad del haz de electrones (v₀) mediante un campo eléctrico y otro magnético perpendiculares entre sí y a la dirección del haz. Se ajustan las magnitudes de los campos E y B hasta conseguir que el haz no se desvíe. Los electrones no se desvían si las fuerzas debidas al campo eléctrico y al magnético son iguales y de sentido contrario. Puede demostrarse que si el haz no se desvía

2. La determinación de la relación carga/masa (q/m), midiendo la desviación del haz bajo la acción del campo eléctrico entre las placas del condensador. Cuando eliminamos el campo magnético el electrón se mueve bajo la acción de la fuerza eléctrica en la región del condensador perpendicular a la dirección inicial de su velocidad, describiendo un movimiento curvilíneo bajo aceleración constante. Conocida la longitud del condensador, L, puede calcularse la desviación vertical de la partícula al salir de sus placas. Una vez que el electrón ha salido de las placas del condensador, describe un movimiento rectilíneo uniforme, hasta que impacta en la pantalla, situada a una distancia D del condensador. Se puede demostrar que la desviación total del haz en la pantalla es:

Instrucciones

Se introduce

1. La intensidad del campo eléctrico (se multiplica por 10000), en el control de edición titulado Campo eléctrico.

2. La intensidad del campo magnético (en gauss=10^-4 T), en el control de edición titulado Campo magnético.

3. Se activa en el botón titulado Velocidad.

4. Se pulsa el botón titulado Trayectoria.

5. Se modifican los valores del campo eléctrico y/o magnético tantas veces como sea necesario hasta conseguir una desviación nula del haz (que impacte sobre el origen). Con estos valores se calcula v₀.

6. Se pulsa el botón Borrar, para limpiar el área de representación gráfica.

Una vez obtenido el valor de la velocidad del haz de electrones, se activa el botón Carga/masa y desaparece el campo magnético.

Se introduce

1. La intensidad del campo eléctrico (se multiplica por 10000), en el control de edición titulado Campo eléctrico. 

2. Se pulsa el botón titulado Trayectoria. 

3. Se mide la desviación d (en mm) del haz en la pantalla graduada. 

4. Conocida la velocidad v₀ del haz de electrones, la longitud del condensador L=4 cm y la distancia del condensador a la pantalla  D=12 cm, se calcula la relación q/m. Para realizar correctamente el cálculo hay que expresar todos los valores de las magnitudes en sistema internacional de unidades.