En esta entrada nos centraremos en una serie de puntos relacionados con las vidas de físicos como Einstein y Millikan (nos centraremos en este último). Hablaremos sobre la electrostática, y otros temas relacionados con los descubrimientos de este físico.
Robert Andrews Millikan fue un físico estadounidense de origen escocés. Tras doctorarse en Columbia University of New York, realizó estudios postdoctorales en diversas universidades de Europa e investigó sobre la electrostática. Es conocido por su “Experimento con la gota de aceite”, gracias al cual pudo hallar el peso y la carga de un electrón.
1. Symmer fue un físico y filósofo escocés, que afirmaba que la electricidad podía admitir dos tipos de fluidos, uno de ellos era positivo llamado vítreo y el otro negativo llamado resinoso.
Él decía que, al estar en contacto, se neutralizaban, que es lo que hoy llamaríamos los protones y electrones sobre neutrones que se neutralizan entre sí.
2. A continuación hablamos del tubo de descarga. ¿Sabéis lo que es?
El tubo de descarga es un tubo cilíndrico de vidrio, que sirve para observar fenómenos presentes en la descarga eléctrica de gases dependiendo del tipo de gas y de la presión.
El tubo de descarga es un tubo cilíndrico de vidrio, que sirve para observar fenómenos presentes en la descarga eléctrica de gases dependiendo del tipo de gas y de la presión.
El tubo de descarga se encuentra casi en estado de vacío, y en su interior hay dos electrodos, uno es el cátodo, negativo, y el otro el ánodo, positivo.
Thompson fue capaz de desviar los rayos cátodicos (corrientes de electrones) en un experimento donde investigó sobre ellos y se dio cuenta que para desviarlos necesitaría un campo eléctrico. Inventó el tubo de descarga, que movían los rayos gracias a un campo eléctrico.
3.Se pensaba que los electrones estaban repartidos uniformemente alrededor del átomo. La teoría de Thomson fue la primera teoría gráfica de que el átomo no era indivisible. J.J Thomson fue el primero que dijo que el átomo podía dividirse, y dijo que se dividía en electrones. En esta época no se tenía conciencia de la existencia del protón y del neutrón, ni del núcleo como tal.
Este modelo no es viable ya que Rutherford descubrió que el átomo tenía un núcleo. Además, descubrió que el núcleo era pequeño, y no grande (como Thomson pensaba). Cuando se produjo este descubrimiento, el modelo de Thomson, al no valer, se descartó.
El modelo de Rutherford consistía en un átomo dividido en:
a) Núcleo central, que contiene los protones y los neutrones (allí se concentra toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo).
b) Corteza, formada por los electrones, que giran alrededor del núcleo en órbitas circulares (de forma similar a como los planetas giran alrededor del sol y de carga negativa).
4. El Experimento con la gota de aceite, en 1909, fue desarrollado en Chicago bajo las órdenes de Albert Michelson, físico que se dedicó especialmente a la velocidad de la luz.
Dicho experimento consiste en introducir en un gas, gotitas de aceite de un radio del orden de un micrómetro. Estas gotitas caen muy lentamente, con movimiento uniforme y con su peso compensado por la viscosidad del medio, que viene regido por la ley de Stokes.
Las gotas se cargan electrostáticamente al salir del atomizador por lo que su movimiento de caída se altera significativamente si se hace actuar un campo eléctrico vertical.
Ajustando la magnitud del campo eléctrico, puede lograrse que la gota permanezca en suspensión.
El éter es un fluido sutil e invisible que se suponía llenaba todo el espacio y era el soporte de las ondas físicas. Este fluido fue descartado por la Teoría general de la relatividad de Albert Einstein.
En nuestra opinión, el éter no existe, ya que al llenar todo el espacio de alguna forma se vería o se captaría algo. En la mitología griega el éter es unas veces una zona entre el aire y el cielo, otras un dios, a veces dice simbolizar el “elemento de la magia”, otras veces es donde viven los dioses, etc...
5.Los Rayos X (potentes y muy radioactivas luces) inciden sobre el átomo. Este se distribuye en capas (según el modelo presentado por Bohr en 1913) y al recibir esta luz, esta energía aplicada en forma de luz (fotón), cambiará de una órbita a otra (de una inferior a otra menor), y mucho más si el átomo es muy inestable. Así el átomo aumentará una capa y quedará en forma de ión.
6. Entre todos los experimentos del libro, creemos que este es uno de los más interesantes, por su belleza y curiosidad. Requiere un material que se ajuste a las necesidades de los experimentos (Rayos X, por ejemplo). Aunque es un experimento bien sencillo y fácil de comprender en su planteamiento. Una de las cosas más increíbles es que detrás de este descubrimiento, halla alguien que sobresalga de todos con una genial idea, crea el experimento y saque importantísimas conclusiones. Lo que es más increíble es que aunque lo hubiésemos podido entender antes de Millikan, ser capaces de hacerlo, no se nos hubiera ocurrido.
La clave era encontrar el equilibrio entre el campo eléctrico, el rozamiento del aire y la gravedad, para poder pesar el electrón. Se vertía con un atomizador unas gotas de aceite (no solubles en agua ni con posibilidad de evaporación) en un recipiente con un agujero en la base que comunicaba con otra “estancia”. A esa gota mientras bajaba se la irradiaba con rayos X para ionizarlo negativamente. Cuando llegaba, atraído por la gravedad, a la segunda estancia se activaban los campos eléctricos que la hacían encontrar durante unos instantes el equilibrio y, luego, volver a subir. Durante este proceso Millikan pesó el electrón: e = 1,602 × 10-19 culombios.
7. En este punto hablaremos del efecto fotoeléctrico, que probablemente muchos de vosotros, los lectores, sepáis o tengáis una idea de ello. Definimos efecto fotoeléctrico como la capacidad que tiene la luz para disgregar o separar electrones de una superficie metálica. Tras numerosos experimentos, a finales del siglo XX, se comprobó que dichos electrones se separan de dicha superficie a una velocidad que depende del color de la luz y no de su intensidad. Este es un dato que consideramos como relevante dado que antes de investigar sobre este punto, pensábamos que había una dependencia directa con la intensidad de la luz aplicada. Ya vemos que no es así.
En la actualidad, el efecto fotoeléctrico tiene varias aplicaciones y gracias al desarrollo tecnológico en el ámbito experimental, se han descubierto características y propiedades de este fenómeno. Eso sí, todo ello, a través de experimentar una y otra vez. Así es la Física en gran medida: la experimentación juega un papel muy importante en este campo y nosotros la concebimos como un “prueba y comprueba hasta dormirte de repetir y verificar”.
Vamos entonces con una serie de ejemplos de aplicaciones de dicho efecto en la actualidad.
Las aplicaciones del efecto fotoeléctrico las encontramos en por ejemplo, cámaras de fotos,
detectores de movimiento; en el alumbrado público; también como regulador de la cantidad de tóner en las máquinas copiadoras; en las celdas solares (fundamentales en los satélites), y en relojes, calculadoras, etc. En un cine también estarían presentes estas aplicaciones, dado que el audio (ondas sonoras) que escuchamos proviene de señales eléctricas que provocan cambios de intensidad en la luz al pasar por la pista sonora de la cinta cinematográfica.
Podríamos seguir investigando muchos más ejemplos, porque sabemos que existir, existen. Preferimos incitar al lector a seguir investigando sobre aplicaciones como estas...
Es alucinante el mundo que Albert Einstein ha investigado para nosotros, sin ser él consciente en algunos casos, de la utilidad de sus investigaciones hasta nuestros días.
A cerca de la teoría de Einstein sobre este concepto, Millikan intentaba demostrar que dicha teoría era incorrecta, defendiendo la de Maxwell y el carácter ondulatorio (forma ondulada) de las ondas electromagnéticas. Millikan realizó con gran empeño numerosos experimentos para solidificar y reforzar su postura, pero no triunfó. No obstante, se le premió en 1923 por sus contribuciones a la investigación y entendimiento del efecto fotoeléctrico.
8. Como venimos diciendo en pequeñas reflexiones de otras entradas de nuestro blog, la física es todo un mundo por investigar: un organismo activo, que alimentamos con la difusión de nuestro conocimiento y con la práctica constante de la investigación y la curiosidad.
Para ser físico, igual que para ser muchas otras cosas, un individuo debe pasar por un periodo fundamental que consiste en formarse. Decimos formarse, tanto en el ámbito académico como en el personal. En la Física a la mayoría de la gente se le despierta un sentido nuevo en algún momento; es algo que despierta en el interior, que nos mantiene pensando y preguntándonos el por qué de muchas cosas. Creemos que para mantener este sentido o sentimiento vivo, es primordial enfocar el campo de la física con ganas de aprender no sólo de nuestros profesores o de nuestros libros, sino de un gran bloque de conocimiento que uno asimila cuando ve la Física en otros entornos. Creemos por tanto que un físico o interesado por la Física, debe visitar otros centros y entornos para ampliar su conocimiento y poder aportar avances como se hace hoy en día. La Física es universal y la puede aprender tanto un turco como un holandés, sin necesidad de cumplir más pautas que el interés por lo nuevo y por lo oculto.
9. A continuación hablamos de los libros de divulgación como concepto general. Es en este instante cuando algunos nos tenemos que plantear el significado de la frase “libros de divulgación”. La divulgación consiste en difundir, expandir conocimiento, sabiduría sobre un gran abanico de temas, en este caso, mediante literatura. Realmente, los libros han sido y son hasta hoy el mayor medio de divulgación de conocimiento. En el caso de libros de divulgación científica, para gustos están los colores. No obstante, es cierto que la literatura y la ciencia han estado muy unidas aunque no tenga por qué dar esa sensación. El 98% de los físicos (por no decir todos), expresan hasta el más mero descubrimiento mediante la escritura. Todas las teorías de científicos como Einstein, Maxwell, Millikan, etc han sido escritas y redactadas sobre un papel, o bien numéricamente, o bien desarrollando un texto, pero siempre con la finalidad de demostrar y compartir conocimiento. Lo más probable es que si Einstein hubiera terminado de investigar el efecto fotoeléctrico sin apuntar una sola palabra, nos habría sido mucho más complicado entenderlo. Este ejemplo aplicado por supuesto a todas las investigaciones científicas a lo largo de la historia. Por tanto, debemos aprender a apoyarnos en fuentes de información como libros de divulgación científica, internet, etc, para avanzar y conocer cada vez un poco más sobre el mundo científico. Recomendamos su uso a toda costa, pero recordad, ¡siempre hay que tener la mente abierta y preparada para una nueva conclusión o descubrimiento!
10. A continuación presentamos un modelo atómico básico. El modelo atómico de Thompson:
Hemos dibujado 9 electrones (-) y 9 protones (+), por lo que el átomo está estabilizado.
Hemos dibujado 9 electrones (-) y 9 protones (+), por lo que el átomo está estabilizado.
Hasta aquí esta entrada, esperamos que os haya gustado tanto como a nosotros.
Un saludo y hasta pronto :)
