1896
Esperimento di
THOMS0N
indice
8. ipotesi
1. INTRODUZIONE
2. OBBIETTIVO
indice
3. ESPERIMENTO
4. DATI
5. PROCEDIMENTO
6. PRECISAZIONI
7. CONCLUSIONI
1880
1880-1896
INTRODUZIONE
Il primo interesse di Thomson per la struttura dell'atomo è già evidente dal 1884, quando pubblicò diversi scritti Treatise on the Motion of Vortex Rings, Application of Dynamics to Physics and Chemistry e Notes on Recent Researches in Electricity and Magnetism.Thomson si dedica ad uno studio sistematico dei raggi catodici, osservando che:1. i raggi vengono deviati da campi elettrici e magnetici; questo porta la presupposizione che siano costituiti da particelle cariche, quindi studiando le direzioni si può dedurre la carica. 2. cambiando il tipo di gas nel tubo, il rapporto tra q/m è costante ed identico nei vari casi
1884
1884
OBBIETTIVO
Studiando la natura dei raggi catodici e la presenza di particelle cariche, perché deviate da un campo elettrico, riesce ad classificare queste particelle, attraverso il campo magnetico, come negative.
1880
Studio dei raggi catodici e dalle deviazioni del campo elettrico
1884
1896
1909
1937
Riesce a classificare le particelle come elettroni
Millikan trova lo stesso valore dell'elettrone trovato da Thomson
Thomson vince il premio Nobel per la fisica
Svolgimento esperimento
Utilizza un tubo di Crookes a raggi catodici; dal catodo, ovvero il polo negativo viene emesso un fascio catodico per effetto termoelettronico. I raggi, con una certa velocità attraversano il campo elettrico generato dalle armature di un condensatore. Qui il raggio viene deviato e la deflessione verticale si può misurare sulla seconda parte del tubo di Crookes
esperimento
condensatore
Schematizzazione e nomenclatura utilizzata nei calcoli
P'
dati
E ---> campo elettrico perpendicolare al moto delle cariche, dovuta da una differenza di potenziale imposta dallo sperimentatore. L ---> lunghezza di entrambe le armature D ---> distanza tra l'estremo dell'armature e lo schermo fluorescente y' ---> massima deviazione sull'asse verticale delle cariche sottoposte y'' ---> differenza tra PP' e y', da cui y' + y'' = y tot = PP'
Condizioni precedenti
Prima di entrare in una regione di campo elettrico, le condizioni del fascio sono:
P'
Supponendo che il fascio sia composto da particelle di massa m e carica q, all'ingresso del campo elettrico risentono di un'accelerazione:
procedimento
Il moto risultante di queste particelle sarà dunque parabolico:
All'uscita del campo elettrico, a deviazione lungo l'asse y sarà
Esperimento
P'
procedimento
Osservando la figura è chiaro che, i raggi proseguono in linea retta inclinati con una angolo, quindi:
Esperimento
Per determinare vx, si utilizza un campo magnetico B ortogonale al campo elettrico. Variando B appropriatamente egli riesce a bilanciare gli effetti del campo elettrico e ad annullare la deviazione.
P'
procedimento
L'unica incognita che rimane è il rapporto q/m, che lo ricaviamo:
Il valore oggi aggiornato è:
Osservazioni sul campo magnetico
Una particella carica in un campo elettrico compie una traiettoria parabolica, mentre una particella carica in un campo magnetico compie una traiettoria circolare. Com'è possibile che i due effetti si bilancino? Questa approssimazione, infatti si può pensare solo se il tratto di circonferenza è molto simile al tratto parabolico.
Effetto del campo magnetico B:
precisazioni
Ricaviamo il raggio di curvatura della traiettoria B:
Visto che abbiamo bisogno di una circonferenza che vada a compensare il tartto parabolico del moto all'interno del campo, prendiamo la circonferenza centrata (0, -R), che avrà equazione:
Osservazioni sul campo magnetico
L'approssimazione di Thomson è
ovvero che la deviazione lungo y è molto minore rispetto alla distanza percorsa sull'asse x.
Otteniamo così la componente del moto lungo l'asse verticale con le correzzioni:
precisazioni
Applichiamo la correzione all'equazione che avevamo precedentemente:
Infine confrontando l'espressioni di ytot, con quella dovuta al suo campo elettrico e successivamente eliminando vx:
Conclusioni
Grazie al suo esperimento non si è scoperta l'esistenza dell'elettrone, ma mostra dei fenomeni che non contraddicono questa ipotesi, riuscendo a calcolare il rapporto tra la sua carica e la sua massa.Fu proprio Thomson a dare il nome elettrone, proveniente dal greco electron, ambra.
conclusioni
Ipotesi sulla struttura dell'atomo
Alla luce di pochi dati sperimentali in suo possesso, Thomson ipotizza un modello atomico rivoluzionario per i suoi tempi, ovvero che fosse costituito da una sfera omogenea carica di elettricità positiva, in cui gli elettroni erano distribuiti uniformemente, senza una disposizione spaziale particolare, come "l'uva di un panettone".
1909
Esperimento di
MILLIKAN
indice
1. INTRODUZIONE
2. OBBIETTIVO
indice
3. ESPERIMENTO
4. INTRO ESPERIMENTO
5. PROCEDIMENTO
6. CONCLUSIONI
7. evoluzione
1909
1909-1912
INTRODUZIONE
Successivamente all'esperimento di Thomson, 14 anni dopo, Millikan riuscì a misurare, grazie ad un esperimento la carica di un elettrone, che fino a quel momento era sconosciuta. Mise in atto un esperimento dell'Università di Chicago.
1912
1912
OBBIETTIVO
Lo scopo dell'esperimento era quello di misurare la carica elettrica di goccioline d'olio accelerate da un campo elettrico uniforme e verificare l'esistenza di una carica fondamentale e di cui tutte le cariche sono multiple.
1880
Studio dei raggi catodici e dalle deviazioni del campo elettrico
1884
1896
1909
1923
Riesce a classificare le particelle come elettroni
Millikan trova lo stesso valore dell'elettrone trovato da Thomson
premio Nobel
Svolgimento esperimento
Tra due piastre carica irradiò con raggi X finissime gocce di olio spruzzate da un atomizzatore; i raggi X provocano l'espulsione di elettroni dagli atomi del gas nell'aria e vengono captati dalle gocce d'olio che acquistano una o più cariche negative. Prima misurò la velocità di caduta nell'aria delle gocce cariche di viscosità, nota, poi misurò il voltaggio da applicare, per far si di sospendere le gocce tra le cariche. Da ciò calcolo su ogni goccia che esisteva un multiplo di 1,6022 x 10^(-19) Coulomb e concluse supponendo che ciò dovesse essere la carica di un singolo elettrone.
esperimento
Introduzione all'esperimento
intro esperimento
Le piccolissime gocce vengono spruzzare dal nebulizzatore e grazie alla forza di gravità solo alcune riescono a passare attraverso il piccolo foro in A. Sul fondo sono poste due piasre piane e parallele di carica di segno opposto, tali da genereare un campo elettrico variabile. Se il campo elettrico fosse nullo, le forze che agirebbero su una piccola goccia:
- la forza peso che attira verso il basso
- la forza di attrito viscoso con l'aria, che spinge verso l'alto e dipende dalla velocità
- la forza di Archimede dovuta all'aria, che spinge verso l'alto
Esperimento
Calcoliamo la forza risultante sulla goccia. Prendiamo un sistema di riferimento monodimensionale così da dare alle forze un segno. Quindi se scegliamo come verso le coordinate crescenti verso iul basso, possiamo scrivere:
Con pa abbiamo indicato la densità dell'aria e con na il coefficiente di attrito viscoso dell'aria.
procedimento
Esprimiamo la massa della gocciolina d'olio come il prodotto tra la densità dell'olio e il volume di una sfera
Una goccia che è riuscita a superare il foro in A prosegue il suo moto verso il basso con velocità costante, per via dell'attrito viscoso, raggiunto un certo valore di velocità, la sommatoria delle forze è nulla.
Esperimento
Ricaviamo la formula della velocità della gocciolina d'olio, imponendo che le forze risultanti abbiano modulo nullo:
da cui:
procedimento
Se si irradia nell'aria raggi X è possibile creare ioni positivi e negativi. Le goccioline di olio possono acquisire carica elettrica nel momento in cui catturano uno ione. Si crea così un campo elettrico uniforme all'interno delle due piastre, che eserciterà una forza elettrica sulle gocce cariche:
Supponiamo che la lastra inferiore sia carica positivamente, mentre quella superiore negativamente, quindi di aver creato un campo che va dal basso verso l'alto. Tale forza rompe l'equilibrio che si era creato precedentemente sulle goccioline, acquistando così un'accellerazione.
Esperimento
Con l'ausiolio di un microscopio è possibile osservare le goccioline che cambiano il loro valore di velocità. La ragione di tale cambiamento è causato dal'aggiunta di una carica che prima non avevano. Ciò causa anche un cambiamento alla forza di attrito viscoso della goccia, perché dipende dalla velocità. Aggiungendop così, alla forza elettrica, la forza di attrito viscoso e imponendo l'annullamento delle forze risultanti:
procedimento
da cui:
Ricaviamo infine:
Notiamo che la velocità cambia al variare della carica q; quindi per una goccia neutra q=0 allora v1 = v, ma se la carica è elettrizzata allora la velocità aumenta o diminuisce a seconda del segno della carica. Quindi:
Conclusioni
Millikan aveva osservato che la carica delle goccioline era sempre multiplo intero di un valore fondamentale, la carica dell'elettrone. Quindi ogni goccia poteva essere caricare con -e, -2e, -3e...
conclusioni
La carica elettrica è quantizzata
La quantizzazione della carica si spiega pensando al fatto che ciò che conferisce la carica elettrica a un corpo è l'acquisizione o la perdita di elettroni, particelle elementari indivisibili.
2018 - concorso scienzafirenze
evoluzione dell'esperimento di millikan
evoluzione
https://www.diessefirenze.org/wp-content/uploads/2018/04/millikan.pdf
thank
you
presentazione di ilaria lorenzetti 5dlsa
esperimento di thomson e millikan
Ilaria
Created on March 12, 2022
presentazione di quinta liceo scienze applicato sugli esperimenti di Thomson e Millikan
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1896
Esperimento di
THOMS0N
indice
8. ipotesi
1. INTRODUZIONE
2. OBBIETTIVO
indice
3. ESPERIMENTO
4. DATI
5. PROCEDIMENTO
6. PRECISAZIONI
7. CONCLUSIONI
1880
1880-1896
INTRODUZIONE
Il primo interesse di Thomson per la struttura dell'atomo è già evidente dal 1884, quando pubblicò diversi scritti Treatise on the Motion of Vortex Rings, Application of Dynamics to Physics and Chemistry e Notes on Recent Researches in Electricity and Magnetism.Thomson si dedica ad uno studio sistematico dei raggi catodici, osservando che:1. i raggi vengono deviati da campi elettrici e magnetici; questo porta la presupposizione che siano costituiti da particelle cariche, quindi studiando le direzioni si può dedurre la carica. 2. cambiando il tipo di gas nel tubo, il rapporto tra q/m è costante ed identico nei vari casi
1884
1884
OBBIETTIVO
Studiando la natura dei raggi catodici e la presenza di particelle cariche, perché deviate da un campo elettrico, riesce ad classificare queste particelle, attraverso il campo magnetico, come negative.
1880
Studio dei raggi catodici e dalle deviazioni del campo elettrico
1884
1896
1909
1937
Riesce a classificare le particelle come elettroni
Millikan trova lo stesso valore dell'elettrone trovato da Thomson
Thomson vince il premio Nobel per la fisica
Svolgimento esperimento
Utilizza un tubo di Crookes a raggi catodici; dal catodo, ovvero il polo negativo viene emesso un fascio catodico per effetto termoelettronico. I raggi, con una certa velocità attraversano il campo elettrico generato dalle armature di un condensatore. Qui il raggio viene deviato e la deflessione verticale si può misurare sulla seconda parte del tubo di Crookes
esperimento
condensatore
Schematizzazione e nomenclatura utilizzata nei calcoli
P'
dati
E ---> campo elettrico perpendicolare al moto delle cariche, dovuta da una differenza di potenziale imposta dallo sperimentatore. L ---> lunghezza di entrambe le armature D ---> distanza tra l'estremo dell'armature e lo schermo fluorescente y' ---> massima deviazione sull'asse verticale delle cariche sottoposte y'' ---> differenza tra PP' e y', da cui y' + y'' = y tot = PP'
Condizioni precedenti
Prima di entrare in una regione di campo elettrico, le condizioni del fascio sono:
P'
Supponendo che il fascio sia composto da particelle di massa m e carica q, all'ingresso del campo elettrico risentono di un'accelerazione:
procedimento
Il moto risultante di queste particelle sarà dunque parabolico:
All'uscita del campo elettrico, a deviazione lungo l'asse y sarà
Esperimento
P'
procedimento
Osservando la figura è chiaro che, i raggi proseguono in linea retta inclinati con una angolo, quindi:
Esperimento
Per determinare vx, si utilizza un campo magnetico B ortogonale al campo elettrico. Variando B appropriatamente egli riesce a bilanciare gli effetti del campo elettrico e ad annullare la deviazione.
P'
procedimento
L'unica incognita che rimane è il rapporto q/m, che lo ricaviamo:
Il valore oggi aggiornato è:
Osservazioni sul campo magnetico
Una particella carica in un campo elettrico compie una traiettoria parabolica, mentre una particella carica in un campo magnetico compie una traiettoria circolare. Com'è possibile che i due effetti si bilancino? Questa approssimazione, infatti si può pensare solo se il tratto di circonferenza è molto simile al tratto parabolico.
Effetto del campo magnetico B:
precisazioni
Ricaviamo il raggio di curvatura della traiettoria B:
Visto che abbiamo bisogno di una circonferenza che vada a compensare il tartto parabolico del moto all'interno del campo, prendiamo la circonferenza centrata (0, -R), che avrà equazione:
Osservazioni sul campo magnetico
L'approssimazione di Thomson è
ovvero che la deviazione lungo y è molto minore rispetto alla distanza percorsa sull'asse x.
Otteniamo così la componente del moto lungo l'asse verticale con le correzzioni:
precisazioni
Applichiamo la correzione all'equazione che avevamo precedentemente:
Infine confrontando l'espressioni di ytot, con quella dovuta al suo campo elettrico e successivamente eliminando vx:
Conclusioni
Grazie al suo esperimento non si è scoperta l'esistenza dell'elettrone, ma mostra dei fenomeni che non contraddicono questa ipotesi, riuscendo a calcolare il rapporto tra la sua carica e la sua massa.Fu proprio Thomson a dare il nome elettrone, proveniente dal greco electron, ambra.
conclusioni
Ipotesi sulla struttura dell'atomo
Alla luce di pochi dati sperimentali in suo possesso, Thomson ipotizza un modello atomico rivoluzionario per i suoi tempi, ovvero che fosse costituito da una sfera omogenea carica di elettricità positiva, in cui gli elettroni erano distribuiti uniformemente, senza una disposizione spaziale particolare, come "l'uva di un panettone".
1909
Esperimento di
MILLIKAN
indice
1. INTRODUZIONE
2. OBBIETTIVO
indice
3. ESPERIMENTO
4. INTRO ESPERIMENTO
5. PROCEDIMENTO
6. CONCLUSIONI
7. evoluzione
1909
1909-1912
INTRODUZIONE
Successivamente all'esperimento di Thomson, 14 anni dopo, Millikan riuscì a misurare, grazie ad un esperimento la carica di un elettrone, che fino a quel momento era sconosciuta. Mise in atto un esperimento dell'Università di Chicago.
1912
1912
OBBIETTIVO
Lo scopo dell'esperimento era quello di misurare la carica elettrica di goccioline d'olio accelerate da un campo elettrico uniforme e verificare l'esistenza di una carica fondamentale e di cui tutte le cariche sono multiple.
1880
Studio dei raggi catodici e dalle deviazioni del campo elettrico
1884
1896
1909
1923
Riesce a classificare le particelle come elettroni
Millikan trova lo stesso valore dell'elettrone trovato da Thomson
premio Nobel
Svolgimento esperimento
Tra due piastre carica irradiò con raggi X finissime gocce di olio spruzzate da un atomizzatore; i raggi X provocano l'espulsione di elettroni dagli atomi del gas nell'aria e vengono captati dalle gocce d'olio che acquistano una o più cariche negative. Prima misurò la velocità di caduta nell'aria delle gocce cariche di viscosità, nota, poi misurò il voltaggio da applicare, per far si di sospendere le gocce tra le cariche. Da ciò calcolo su ogni goccia che esisteva un multiplo di 1,6022 x 10^(-19) Coulomb e concluse supponendo che ciò dovesse essere la carica di un singolo elettrone.
esperimento
Introduzione all'esperimento
intro esperimento
Le piccolissime gocce vengono spruzzare dal nebulizzatore e grazie alla forza di gravità solo alcune riescono a passare attraverso il piccolo foro in A. Sul fondo sono poste due piasre piane e parallele di carica di segno opposto, tali da genereare un campo elettrico variabile. Se il campo elettrico fosse nullo, le forze che agirebbero su una piccola goccia:
Esperimento
Calcoliamo la forza risultante sulla goccia. Prendiamo un sistema di riferimento monodimensionale così da dare alle forze un segno. Quindi se scegliamo come verso le coordinate crescenti verso iul basso, possiamo scrivere:
Con pa abbiamo indicato la densità dell'aria e con na il coefficiente di attrito viscoso dell'aria.
procedimento
Esprimiamo la massa della gocciolina d'olio come il prodotto tra la densità dell'olio e il volume di una sfera
Una goccia che è riuscita a superare il foro in A prosegue il suo moto verso il basso con velocità costante, per via dell'attrito viscoso, raggiunto un certo valore di velocità, la sommatoria delle forze è nulla.
Esperimento
Ricaviamo la formula della velocità della gocciolina d'olio, imponendo che le forze risultanti abbiano modulo nullo:
da cui:
procedimento
Se si irradia nell'aria raggi X è possibile creare ioni positivi e negativi. Le goccioline di olio possono acquisire carica elettrica nel momento in cui catturano uno ione. Si crea così un campo elettrico uniforme all'interno delle due piastre, che eserciterà una forza elettrica sulle gocce cariche:
Supponiamo che la lastra inferiore sia carica positivamente, mentre quella superiore negativamente, quindi di aver creato un campo che va dal basso verso l'alto. Tale forza rompe l'equilibrio che si era creato precedentemente sulle goccioline, acquistando così un'accellerazione.
Esperimento
Con l'ausiolio di un microscopio è possibile osservare le goccioline che cambiano il loro valore di velocità. La ragione di tale cambiamento è causato dal'aggiunta di una carica che prima non avevano. Ciò causa anche un cambiamento alla forza di attrito viscoso della goccia, perché dipende dalla velocità. Aggiungendop così, alla forza elettrica, la forza di attrito viscoso e imponendo l'annullamento delle forze risultanti:
procedimento
da cui:
Ricaviamo infine:
Notiamo che la velocità cambia al variare della carica q; quindi per una goccia neutra q=0 allora v1 = v, ma se la carica è elettrizzata allora la velocità aumenta o diminuisce a seconda del segno della carica. Quindi:
Conclusioni
Millikan aveva osservato che la carica delle goccioline era sempre multiplo intero di un valore fondamentale, la carica dell'elettrone. Quindi ogni goccia poteva essere caricare con -e, -2e, -3e...
conclusioni
La carica elettrica è quantizzata
La quantizzazione della carica si spiega pensando al fatto che ciò che conferisce la carica elettrica a un corpo è l'acquisizione o la perdita di elettroni, particelle elementari indivisibili.
2018 - concorso scienzafirenze
evoluzione dell'esperimento di millikan
evoluzione
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presentazione di ilaria lorenzetti 5dlsa