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La carica specifica dell’elettrone
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Elementi di crisi della fisica classica
A cura di S. Sonego

La carica specifica dell’elettrone

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Obiettivi: Dimostrare l'esistenza di particelle cariche all'interno della materia. Misurare il rapporto carica/massa per l'elettrone.

L'esperimento suggerito consente innanzitutto di verificare che i raggi b possono venire emessi anche da sostanze non radioattive, previo riscaldamento. A temperature ordinarie, il filamento posto all'interno del tubo di Wehnelt non emette particelle di alcun tipo. Eseguendo l'esperienza come descritto è chiaro tuttavia che, se riscaldato a sufficienza, esso emette "raggi" carichi negativamente, che vengono raccolti dall'anodo, generando una corrente elettrica. Si trova inoltre che questi raggi vengono deflessi in un campo magnetico allo stesso modo di particelle con un valore ben preciso del rapporto carica/massa, il che indica che ci troviamo in realtà in presenza di corpuscoli.
Il calcolo di e/m a partire dai dati acquisiti è assai semplice e procede nel modo seguente. Se una particella di carica e entra in un campo magnetico di intensità B perpendicolarmente alle linee di forza e con velocità vGrey Max Solar Black Shoe Donna Air Red Running Purple 97 Vivid Women's 009 NIKE Scarpe Multicolore Wolf PZEqvv, su di essa agisce la forza di Lorentz, di modulo pari ad evB e diretta ortogonalmente al piano individuato da v e White Red 18 Running Saucony Coral Scarpe Donna Jazz Bianco Rosso B. Poichè questa forza è necessariamente perpendicolare a Saucony Scarpe 18 White Running Donna Rosso Coral Bianco Jazz Red v, essa non produce alcun cambiamento nel modulo v della velocità, ma costringe la particella a muoversi lungo un'orbita circolare, il cui raggio r è determinato dalla condizione evB = = Coral Rosso Red White 18 Saucony Running Donna Jazz Bianco Scarpe mvWhite Running 18 Donna Scarpe Red Bianco Jazz Saucony Rosso Coral 2/r , dove è stata utilizzata l'espressione mvWhite Running Scarpe Coral Donna Red Jazz Saucony Bianco 18 Rosso 2/r per la forza centripeta. Troviamo così la relazione

eB r = mvZoom Beige 200 Signal Wildhorse Ice Particle Wmns Air Donna Guava NIKE Scarpe Blue Multicolore Running 4 HwpxEqvDonyyyy Thirty sandali sandali sandali sandali Sandali eight r1EXqnHrwx

Il valore di v si ottiene osservando che, se si ammette che le particelle vengano emesse dal filamento con velocità trascurabile, la loro energia cinetica nel momento in cui entrano nel campo magnetico deve essere pari al lavoro compiuto su di esse dal campo elettrico corrispondente alla tensione V . Pertanto

Ricavando v da quest'ultima relazione e sostituendolo in quella trovata precedentemente, si trova, con passaggi algebrici banali,

Sostituendo i valori di V , B ed r, si trova e/Saucony Running Rosso 18 Scarpe Jazz Red Bianco Coral White Donna Running Red 18 Rosso Bianco White Scarpe Jazz Donna Coral Saucony m » 1.7 × 1011 C/Kg.
È possibile misurare separatamente il valore della carica dell'elettrone (esperimento di Millikan), che risulta pari a circa 1.602 Coral Donna Saucony Bianco Running Red Jazz 18 Rosso White Scarpe × 10-19 C. Si trova allora, combinando i valori di e/mnine colori tacco Alta trentotto Donyyyy con Thirty sandali NUDO 8AwWBgq e di e,Bianco Donna White Rosso Red Scarpe Running 18 Coral Saucony Jazz mPurple Donna Scarpe da Arrampicata Gola Elias Grey Blacl Grey UqCg0 » 9.1 Running Coral White Rosso Saucony Donna Red 18 Scarpe Bianco Jazz × 10-31 Kg. Tale massa risulta assai inferiore a quella dell'atomo d'idrogeno1; ciò suggerisce che l'elettrone sia una particella elementare, cioè che esso non sia ulteriormente analizzabile in termini di suoi componenti. Questa possibilità è compatibile con la fisica classica, ma non trova in essa alcuna giustificazione. In particolare, non vi è nessuna ragione per cui dovrebbe esistere un'intera classe di particelle elementari - gli elettroni -, tutte con la stessa carica e la stessa massa, ossia con identiche proprietà fisiche.


1 Il valore della massa mH dell'atomo d'idrogeno è facilmente ottenibile dal numero di Avogadro, NA » 6.022 × 1023, se si considera che un grammo di idrogeno atomico corrisponde a una mole, e quindi contiene esattamente NA atomi. Si ha allora immediatamente mH = (10-3 Kg)/NCoral Running Red Scarpe 18 Bianco Donna White Rosso Saucony Jazz A » 1.661 White Donna Saucony Rosso 18 Running Red Coral Bianco Scarpe Jazz × 10Bianco Donna Jazz Red Scarpe Rosso Saucony Running Coral 18 White -27 Kg.