Aplicaciones del movimiento de partículas cargadas en un campo magnético.
Experimento de e/m de Thomson.
Al finalizar el siglo XIX se realizó uno de los experimentos cruciales de la física: J. J. Thomson (1856-1940) usó la idea que se acaba de describir para medir la razón que hay entre la carga y la masa del electrón. Para este experimento, efectuado en 1897 en el laboratorio Cavendish, en Cambridge, Inglaterra, Thomson utilizó el aparato que se ilustra en la figura. En un contenedor de vidrio al alto vacío se aceleraron electrones provenientes del cátodo caliente, para formar un haz mediante una diferencia de potencial V entre los dos ánodos Ay La rapidez v de los electrones estaba determinada por el potencial de aceleración V. La energía cinética es igual a la pérdida de energía potencial eléctrica eV, donde e es la magnitud de la carga del electrón:
(1)
(2)los electrones viajan en línea recta entre las placas; al combinar esto con la ecuación (1):
Todas las cantidades en el lado derecho se pueden medir, así que se determina la razón e>m de la carga a la masa. Con este método no es posible medir e ni m por separado, solo su proporción. En las mediciones de e>m de Thomson, el descubrió un valor único para tal cantidad, el cual no dependía del material del cátodo, del gas residual en el tubo ni de algo más en el experimento. Esta independencia demostró que los electrones, son un constituyente común de toda la materia. De ahí Thomson obtiene el crédito por descubrir el electrón. También descubrió que la rapidez de los electrones en el haz era cerca de un décimo de la rapidez de la luz, mucho mayor que cualquier otra rapidez que se hubiera medido antes para una partícula material.
El valor más preciso de e>m disponible hasta el momento de escribir este libro es
En esta expresión, el (15) indica la incertidumbre probable en los dos últimos dígitos, 12. Quince años después de los experimentos de Thomson, el físico estadounidense Robert Millikan tuvo éxito en medir con precisión la carga del electrón. Este valor, junto con el valor de e>m nos permite determinar la masa del electrón. El valor más preciso disponible en la actualidad es
Fernando Andres Perez Pallares
Daniel de Jesús Martinez
Nicolas Silva