La scoperta dell’elettrone Raggi catodici e esperienza di Thompson

Catodo Anodo Schermo al fosforo Applicando un alto voltaggio a un gas rarefatto si osserva una regione illuminata sullo schermo Tesi: il catodo emette qualcosa che può viaggiare fino allo schermo: i raggi catodici

Esperienza di Thompson Layout esperienza: Tubo a raggi catodici Armature di un condensatore per generare un campo elettrico Spire per generare un campo magnetico Le armature e le spire sono in grado di deflettere i raggi catodici (forza elettrostatica e forza di Lorentz). Analizzando la deflessione si osserva che i raggi catodi in realtà sono particelle cariche negativamente

Forza di Lorentz: Forze agenti sulla traiettoria b:

Esperienza di Millikan Obiettivo: determinare la carica dell’elettrone

La carica è un multiplo intero di una carica e Un olio minerale viene nebulizzato su un condensatore. Le gocce elettricamente cariche risentono del campo elettrico presente fra le armature. Quando la goccia è sospesa nell’aria si ha: Si osserva: La carica è un multiplo intero di una carica e La carica e è uguale a 1.61*10-19 C

Effetto Hall Un materiale conduttore percorso da corrente viene sottoposto a un campo magnetico. La forza di Lorentz generata dal campo magnetico devia i portatori di carica.

Agli estremi del conduttore si genera un campo elettrico, detta tensione di Hall, pari a : Se il conduttore è spesso d si ha: La polarità della tensione di Hall permette di identificare il segno dei portatori di carica nel materiale Consideriamo l’equazione della corrente:

E’ possibile ricavare una grandezza RH, detta resistività di Hall inversamente proporzionale al numero di portatori di carica

Spettrometro di massa Strumento in grado di misurare la massa di una particella/elemento/composto

Le particella ionizzata attraversa un selettore di velocità dal quale esce con velocità v Successivamente entra in un’area in cui è presente un campo magnetico B’ Misurando la curvatura della particella è possibile ricavarne la massa

Campi magnetici e fenomeni d’isteresi Il campo magnetico generato da un solenoide è pari a: Se all’interno del solenoide, al posto del vuoto, c’è un materiale ferromagnetico

Paramagnetismo e diamagnetismo Nel caso del paramagnetismo un campo magnetico esterno orienta i dipoli magnetici all’interno del materiale. Il campo magnetico risultante è: Quando si va a “spegnere” il campo magnetico esterno i dipoli tornano ad essere orientati in modo casuale

Il campo magnetico in un materiale diamagnetico presenta la stessa formula del caso param. Ma il segno di Χm è negativo: in pratica un materiale diamagnetico si oppone al campo magnetico esterno. Questo avviene perché le molecole non hanno un momento di dipolo permanente.

Appendice: Millikan L’equazione del moto della goccia è: dove: A regime la resistenza eguaglia la forza peso:

In presenza del campo elettrico: La velocità di caduta risulta quindi: Da cui si ricava: