Compendio de Experimentos Clásicos de la Física ModernaFABIÁN ANDRÉS PEÑA GUERRERO

G2E25FABIAN

19/06/15

Experimento de Franck-Hertz (Cuantización de la energía-1914) El tríodo está contenido dentro de una cápsula de vidrio

que contiene mercurio.

Puede realizarse a diferentes temperaturas lo cual produce resultados interesantes debido a los cambios de estados que presenta el mercurio ya que a los 630 K, el mercurio se vuelve gaseoso. Pero para evitar tener que alcanzar tal temperatura, se trabaja a una presión reducida dentro de la cápsula y se calienta entre 100 y 200 °C.

Para que los electrones se alejen del átomo y para que tengan una velocidad bastante importante, se utiliza una tensión entre el cátodo y la rejilla, una tensión de aceleración.

Para diferencias de potencial bajas - hasta 4,9 V- la corriente a través del tubo aumenta constantemente con el aumento de la diferencia potencial. Con el voltaje más alto aumenta el campo eléctrico en el tubo y los electrones fueron empujados con más fuerza hacia la rejilla de aceleración

A los 4,9 voltios la corriente cae repentinamente, casi de nuevo a cero.

La corriente aumenta constantemente de nuevo si el voltaje se sigue aumentando, hasta que se alcanzan 9.8 voltios (exactamente 4.9+4.9 voltios).

En 9.8 voltios se observa una caída repentina similar. Esta serie de caídas en la corriente para incrementos de aproximadamente 4.9 voltios continuará visiblemente hasta potenciales de por lo menos 100 voltios

Efecto fotoeléctrico

En un tubo al vacío se tiene una placa de metal (ánodo) que se irradia con fotones lo cual produce que se liberen electrones, estos electrones se dirigen hacia un cátodo generando una corriente que se mide en el amperímetro del circuito. Un potencial de frenado V, van disminuyendo el paso de electrones hasta frenarlo por completo.

Efecto fotoeléctrico por Albert Einstein

DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA:

En 1905, Albert Einstein dio una explicación al comportamiento de la luz para producir corriente. Basándose en la teoría de los cuantos de Planck, Einstein postuló la existencia de fotones, cuantos de luz con propiedades de partículas. Einstein propuso que cada fotón tiene una energía (E) y se relacionaba con la frecuencia v por

E=hv

Einstein ganó el Premio Nobel de Física en 1921 por esta teoría que explica el efecto fotoelétrico.

Efecto Compton (universalidad de la dualidad de la luz)

El Efecto Compton fue estudiado por el físico Arthur Compton en 1923, quién pudo explicarlo utilizando la noción cuántica de la radiación electromagnética como cuantos de energía y la mecánica relativista de Einstein.

El efecto Compton constituyó la demostración final de la naturaleza cuántica de la luz tras los estudios de Planck sobre el cuerpo negro y la explicación de Einstein del efecto fotoeléctrico.

Davisson and Germer (Propiedades ondulatorias de la materia Este experimento demostró la

naturaleza ondulatoria de los electrones.

El experimento consistía en acelerar unos electrones que provenían de un filamento caliente, los cuales chocaban con una superficie de metal de níquel. Esta superficie podía girar, y así se observaba la dependencia angular de los electrones dispersados.

Experimento Michelson-Morley. 1887. (Inexistencia del Eter)

En un edificio cercano al nivel del mar, Michelson y Morley construyeron lo que se conoce como el interferómetro de Michelson. Se compone de una lente semiespejo, que divide la luz monocromática en dos haces de luz que viajan en un determinado ángulo el uno respecto al otro.

Con esto se lograba enviar simultáneamente dos rayos de luz (procedentes de la misma fuente) en direcciones perpendiculares, hacerles recorrer distancias iguales (o caminos ópticos iguales) y recogerlos en un punto común, en donde se crea un patrón de interferencia que depende de la velocidad de la luz en los dos brazos del interferómetro.