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Experimento del tubo de Crookes: resumen

 
Por Francesca Balada. 14 enero 2021
Experimento del tubo de Crookes: resumen

Durante el siglo XIX, se produjeron sucesivos descubrimientos de radiaciones misteriosas como las ondas de radio, los rayos catódicos o los rayos X. Estos descubrimientos consolidaron la teoría de que la naturaleza emitía “emanaciones” que eran capaces de actuar a distancia y que los sentidos no podían percibir. En esta lección de unPROFESOR descubriremos cómo el experimento del tubo de Crookes fue una de las investigaciones científicas que contribuyeron de una forma más decisiva al descubrimiento y comprensión de los rayos catódicos.

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Antecedentes al experimento del tubo de Crookes

La invención del tubo de vacío por parte de Hienrich Geissler fue un paso fundamental en el descubrimiento de una serie de radiaciones misteriosas como los rayos X o los rayos catódicos.

En 1855 ya existían bombas de vacío, pero la inventada por Geissler representó una importante mejora, puesto que conseguía reducir la presión en el interior de un tubo de vidrio lleno de gas a un 0,01% de la presión atmosférica. El tubo de vacío de Geissler era lo suficientemente resistente como para reducir la presión hasta valores muy pequeños.

En los siguientes 50 años, la nueva bomba de vacío de Geissler permitió la aparición de inventos fundamentales para el avance de la tecnología como la bombilla eléctrica y abrió nuevos campos para la investigación.

Más adelante, Julius Plücker incorporó electrodos al tubo de vacío de Geissler. Es decir, incorporó dos placas de metal (conductor eléctrico) conectadas a un generador de corriente. El electrodo con carga positiva se conoce con el nombre de Ánodo y el de carga positiva recibe el nombre de Cátodo. Plücker observó que a pesar del vacío la corriente seguía circulando por el tubo de vacío desde el cátodo hasta el ánodo, produciendo una luz de color verde pálido.

A pesar de estos descubrimientos, tendrían que pasar dos décadas para que finalmente se realizara un estudio en profundidad de estos tubos luminosos.

Experimento del tubo de Crookes: resumen - Antecedentes al experimento del tubo de Crookes

¿Cuál es el funcionamiento del tubo de Crookes?

El químico William Crookes fue uno de los científicos más importantes del siglo XIX en Europa, descubrió el Talio, y contribuyó de forma decisiva al descubrimiento y conocimiento de los rayos catódicos.

Crookes fue un inventor incansable y destacó por su gran habilidad en el campo de la experimentación. Sus experimentos con los tubos de descarga en vacío (o tubos de Crookes) de su invención resultaron decisivos para el descubrimiento del electrón y el efecto fotoeléctrico.

En 1875 había diseñado nuevos tubos de vacío para estudiar la naturaleza de estos fenómenos luminosos. William Crookes diseñó distintos tubos de descarga de vacío. Los más conocidos son los tres que se usaron en los experimentos que permitieron conocer cuáles eran las características de los rayos catódicos. Aquí vamos a ofrecer un resumen de cómo fue el experimento del tubo de Crookes.

Experimento del tubo de descarga de vacío en ángulo

Uno de los tubos diseñados por Crookes formaba un ángulo recto y cuando se hacía pasar corriente eléctrica por el tubo se observaba que la luz era más intensa en la zona que quedaba enfrente del cátodo.

También realizó distintos experimentos variando la presión en el interior del tubo y observó que cuanto más baja era la presión más intensa era el resplandor que se producía. Además probó placas de distintos metales como cátodos y comprobó que el resplandor producido no dependía del metal utilizado como electrodo.

Estos resultados indicaban que el efecto luminoso que se producía provenía del cátodo, y era independiente del tipo de metal utilizado en el electrodo. Debido a estas observaciones, la luz verde que emitía el cátodo recibió el nombre de rayos catódicos.

Experimento del tubo de descarga de vacío con barrera

Este es quizás el experimento y el tubo de Crookes más conocido, puesto que permitió llegar a conclusiones de gran importancia sobre la naturaleza de los rayos catódicos.

Después de lo observado en los primeros experimentos con los tubos en ángulo, Crookes se propuso investigar la penetrabilidad de estos rayos, es decir, comprobar si eran capaces de atravesar distintas barreras. Para ello William Crookes diseño tubos de vacío en los que se instalaron distintas barreras, la más conocida de ellas es la placa de Zinc en forma de cruz de malta. Los experimentos realizados con este tubo demostraron que los rayos catódicos eran interceptados por la barrera en forma de cruz de malta; puesto que apareció una sombra con la forma de la cruz, en medio de la luminiscencia, al final del tubo.

Para realizar este experimento, Crookes diseño un tubo en el que el cátodo y la barrera (cruz de malta metálica) estaban situados en una línea recta, y observó que la sombra que aparecía al final del tubo se encontraba también alineada con estos dos elementos.

Este experimento le permitió llegar a las siguientes conclusiones:

  • Los rayos catódicos, igual que la luz, viajan en línea recta y proyectan sombras.
  • Los rayos catódicos desprenden algún tipo de energía, puesto que el extremo del tubo donde incidían se calentaba.

Experimento del tubo de vacío sometido a un campo magnético

Terminamos esta lección del experimento del tubo de Crookes para hablar de otro muy importante. William Crookes realizó múltiples experimentos para intentar dilucidar la naturaleza de los rayos catódicos. En uno de ellos sometió al tubo de vacío a campos magnéticos (moviendo un imán en las cercanías del tubo de vacío) y observó que el haz de rayos catódicos se desviaba, cosa que no sucedía con la luz.

Este experimento permitió, más adelante, demostrar que los rayos catódicos estaban formados por partículas cargadas negativamente. Veinte años más tarde J.Thomson logró identificar tales partículas como electrones.

Experimento del tubo de Crookes: resumen - ¿Cuál es el funcionamiento del tubo de Crookes?

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Bibliografía
  • Paul Caro. (1997). Núcleos atómicos y radiactividad (Introducción). Temas IyC. Barcelona: Prensa científica S.A
  • Ruiza, M., Fernández, T. y Tamaro, E. (2004). Biografia de William Crookes. En Biografías y Vidas. La enciclopedia biográfica en línea. Barcelona (España).
  • Steven Weinberg (1985).Partículas subatómicas. Barcelona: Prensa científica S.A
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