Rayos Catódicos y Rayos Anódicos

Catódicos:

Se descubrieron experimentalmente usando lo que se llamó tubo de descarga, que es un tubo hermético que contiene un gas enrarecido y 2 electrodos en los extremos: Cátodo (-) y Ánodo (+), los cuales se unen en un circuito al paso de la corriente de alto voltaje. Este paso al corriente manifiesta una luminiscencia en el extremo opuesto del Cátodo.

(Imagen 1)

Este experimento demostró la existencia de los rayos catódicos que se alejaban del cátodo en línea recta, hacia la parte del ánodo donde se apreciaba una luminiscencia, lo que confirma que las partículas que viajan (Electrones) tienen una naturaleza negativa.

Si se introduce en un campo magnético el cátodo, todo ello dentro de un tubo hermético lleno de un gas enrarecido, la luz de los rayos catódicos se desvía hacia el polo positivo del campo, corroborándose su comportamiento con una corriente con carga negativa.

A partir del descubrimiento de los rayos catódicos J.J. Thompson concluyó que los rayos catódicos debían ser originados por partículas constituyentes fundamentales de la materia, los electrones que son partículas subatómicas que poseen carga eléctrica negativa y cuya masa es minúscula, por ello se consideran despreciables a efectos de realizar cálculos.

RAYOS CATÓDICOS O CANALES

El Físico E. GOLTEIN, a fin de estudiar el fenómeno de tubo de descarga, usó un cátodo perforado e introdujo hidrógeno (H2) como gas enrarecido, esto provocó una radiación que se reflejaba detrás del cátodo, señal que indicaba que proseguían del ánodo a estas radiaciones las llamó rayos canales.

(Imagen 2)

Este ensayo demostró la existencia de los rayos canales, los cuales tienen una naturaleza positiva y salen del ánodo. Si el tubo hermético de este ensayo se introduce dentro de un campo magnético igual por los 2 extremos del ánodo con el gas enrarecido, la luz de los rayos canales se dirigen hacia el polo negativo del campo magnético, lo que corrobora su comportamiento como partículas de carga positiva.

Las partículas de los rayos canales entonces debían ser otro 71% de partículas constituyentes fundamentales de la materia distintas del electrón y que coincidía con el núcleo del hidrógeno que es el gas que se utiliza dentro del tubo de descarga, esa partícula es: el protón, partícula nuclear subatómica con carga positiva cuya masa es 1840 mayor que la del electrón, el núcleo del hidrógeno contiene este protón sirve como unidad de paso de referencia que equivale a 1 UMA (UNIDAD DE MASA ATÓMICA).

Radiactividad

Es el fenómeno físico por el cual algunos elementos químicos radiactivos emiten radiaciones que tienen propiedades como la impresión de placas radiográficas, ionización de gases, fluorescencia o atravesar cuerpos opacos, a la luz ordinaria entre otras propiedades. Las radiaciones son de tipo electromagnético, de helio, electrones o positrones, protones, neutrones y otras partículas. En resumen, es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos inestables, los cuales son capaces de transformarse en núcleos atómicos de otros elementos más estables.

La radiactividad ioniza el medio que atraviesa. Los neutrones que poseen carga neutra. Ionizan la materia de forma indirecta, los procesos de desintegración radiactiva tienen varios tipos de radiación: ALFA, BETA, GAMMA Y NEUTRONES.
Isótopo: cualquier variación de elemento químico.

Los isótopos inestables mantienen un estado excitado de sus capas electrónicas y nucleares, lo cual hacen mediante emisiones electromagnéticas o de partículas de una determinada energía cinética, a través de cambios en la energía de sus electrones por la emisión de rayos X, cambios en la energía de sus nucleones por emisión de rayos gamma o variando la estructura del isótopo, emitiendo desde el núcleo partículas pesadas.

Un ISÓTOPO es un átomo de cualquier elemento que presenta una modificación de su masa atómica o estructura base, el isótopo pesado tiende a emitir radiación para terminar convirtiéndose en uno mucho más ligero, como el ejemplo del uranio que termina al paso de los siglos convirtiéndose en plomo.

La energía radiactiva se capitaliza para obtener energía nuclear usada en la medicina en tareas de radioterapia y radiodiagnóstico y en aplicaciones industriales para la generación de electricidad, medidas de espesores, densidad, entre otras aplicaciones.

De acuerdo a su fuente emisora, la radiactividad puede ser:

NATURAL: es la energía es manifestada por los isótopos que se encuentran en la naturaleza

ARTIFICIALES O INDUCIDOS: es aquella manifestada por los isótopos que se producen sintéticamente.

Base Experimental de la Teoría Cuántica

Teoría cuántica: es una teoría física que se basa en la utilización del concepto de unidad cuántica para describir las propiedades dinámicas de las partículas subatómicas y las interacciones entre materia y radiación(Materia y energía)-Neutrones, protones, electrones, descomposición de sus fracciones de luz provoca los destellos de colores.

Las bases de esta teoría fueron sentadas por el físico alemán MAX PLANK en el año 1900 quien postuló que la materia solo puede emitir o absorber energía en pequeñas unidades discretas llamadas cuantos.

Otra contribución fundamental al desarrollo de la teoría fue el principio de incertidumbre por el físico alemán WERNEA HESENBERB en 1927, que afirma que no es posible especificar con exactitud la posición y el momento lineal simultáneamente de una partícula subatómica.

1.2.1 Teoría Ondulatoria de Luz

Esta fue propuesta por HUYGENS quien propuso que la luz tenía un comportamiento ondulatorio del mismo tipo que el sonido. Como las ondas se transmiten en el vacío, supone que las ondas luminosas necesitan para propagarse un medio ideal.

Éter: es una estructura de 2 carbonos con un oxígeno líquido inflamable.

Ebullición del éter 34.1°

(Imagen 3)

Presente tanto como en el vacío como en los cuerpos materiales.

Esta teoría tiene una dificultad fundamental que es la hipótesis del uso del éter, razón por la cual no fue aceptada por NEWTON ya que el hecho de usar éter como medio era muy hipotético.

Pasó más de un siglo para que se retomaran esta teoría y sus consideraciones, los experimentos realizados por YOUNG sobre fenómenos de interferencias luminosas y DESPRENDER sobre difracción apoyaron la vieja teoría de HUYGENS sobre la teoría ondulatoria.

Se propone la luz como una onda en base a las sig

observaciones:
1. La separacion rectilinea se puede especificar ondulatoriamente
2. La refraccion es un fenomeno tipico de las ondas
3. La masa de los cuerpos que emiten luz no cambia

La Luz se emite en linea recta y se difunde cada vez mas a medida que avance y esto la hace menos intensa. Cuando la luz inside sobre un objeto se absorve o se refleja. La luz se refleja por una superficie rubosa emitiendo energia en todas direcciones. Las superficies negras absorben casi toda la luz, pero las blancas las reflejan mayormente y las difunden por igual en todas las longitudes de onda. Para que la refleccion se proyecte es necesario una superficie muy pulida.
(Imagen 4)
Albedo: es el fenomeno de absorcion de la luz solar en la superficie terrestre y depende de factores: la inclinacion al punto tangente terrestre y el tipo de estructura sobre la que inside.
Inversion termica: absorcion de esta energia que bajo ciertas circunstancias geograficas se convierte en un problema ambiental mayusculo que es el resultado del calentamiento por absorcion del CO2 y otras particulas de efecto invernadero.
NEWTON describio la luz como una emision de particulas y HUYGENS dijo que la luz se desplaza ondulatorio.
Cuerpo negro: materiales que absorven toda la radiacion electromagnetica y emite en todas sus frecuencias, cuando se caliente emite radiacion electromagnetica.
PLANK dijo que la energia promedio de las ondas estacionarias dependen de la frecuencia y que la energia correspondiente a cada modono es una variable continua, sino discreta.

LA LEY DE PLANK implica que la radiacion de los cuerpos en equilibrio termodinamico consideran una intensidad de radiacion para cada longitud de onda que depende de la temperatura del cuerpo del estudio.
Efecto fotoelectrico: proceso por el cual se liberan electrones por la accion de radiacion.
EJEMPLO DE EFECTO FOTOELECTRICO: cuando una placa metalica recien pulida cargada negativamente pierde su carga si se expone a la luz ultravioleta.
En 1905 EINSTEIN explico que la luz estaba constituida por fotones y que su energia es proporcional a la frecuencia de la luz. Usando una cantidad minima de energia en cada material, para extraer un electron de la superficie.
Energia cinetica maxima de un electron emitida
Ecin = h*f-w
ESPECTROS DE EMISION & SERIES ESPECTRALES
Dispercion: coinsiste en la sepracion de las distintas longitudes de ondas que forman el has de la luz insidente ejemplo: luz a travez de un prisma optico.
La luz se estudia con un instrumento llamado espectrometro.
Y si la luz blanca se descompone es un espectro.
Si es separada mediante un prisma o una red de difracción cada color es visto por separado y a esto le llamamos linea esprectral.
Los elementos quimicos en estados gaseosos a temperaturas elevadas producen efectos discontinuos en los que se aprecia un conjunto de lineas en las que corresponden a solo unas longitudes de onda.
En 1968 JAMSEN al estudiar un eclipse de sol con un espectrometro descubrio el helio que en el griego significa sol.
ESPECTRO DE ABSORCION
El espectro de absorcion de una materia muestra la fraccion de la radiacion electromagnetica insidente que un material absorve dentro de un rango de frecuencias. Es en cierto sentido lo contrario del espectro de emision.
ESPECTRO DE EMISION
Es un conjunto de frecuencias de las ondas electromagneticas emitidas por atomos de un elemento. En estado gaseoso cuando se le comunica energia.
TEORIA ATOMICA DE BOHR

En el estudio de la física, el modelo (o teoría atómica) de Bohr, es el que describe al átomo como un núcleo pequeño y cargado positivamente, el cual se encuentra rodeado por electrones que viajan en órbitas circulares alrededor del núcleo
1° Postulado: Los electrones se mueven en ciertas orbitas permitidas alrededor del nucleo sin emitir radiacion asi asumio BOHR que el atomo de hidrogeno puede existir solo en ciertos estados discretos los cuales son denominados estados estacionarios del atomo
2° Postulado: toda emision o absorcion de radiacion entre un sistema atomico esta generada por la transicion entre 2 estados estacionarios.
3° Postulado: Las orbitas estacionarias admisibles son aquellas en las que el momento angular orbital del electron estan cuantizado pudiendo asumir a su vez solamente valores multiplos enteros de constante de PLANK sobre 2 por PI.

Teoria de Arnold Sommerfeld: En 1916, Arnold Sommerfeld, con la ayuda de la teoría de la relatividad de Albert Einstein, hizo las siguientes modificaciones al modelo de Bohr: Los electrones se mueven alrededor del núcleo, en órbitas circulares o elípticas. A partir del segundo nivel energético existen dos o más subniveles en el mismo nivel. h/2pi
Teoria cuantica y principio de dualidad: la teoria de la dualidad de la materia considera que esta tiene un comportamiento particula-onda BROLIE propuso extender su razonamiento a la materia en general, es decir particulas muy pequeñas como electrones, protones, atomos y moleculas bajo ciertas condiciones se comportas como ondas y tienen propiedades materiales asi como las particulas tienen propiedades ondulatorias. h/m*v