La scoperta dell’elettrone

1. La scoperta dell’elettrone Raggi catodici e esperienza di Thompson

2. Catodo Schermo al fosforo Anodo 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

3. 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

4. Forza di Lorentz: Forze agenti sulla traiettoria b:

5. Esperienza di Millikan Obiettivo: determinare la carica dell’elettrone

6. 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

7. 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.

8. 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:

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

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

11. 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

12. 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

14. 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

15. 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.

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

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