Comportamiento cuántico



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+ cátodo caliente

- e- ánodo

e-

rayos X


- +
Figura 4
Los rayos se producían cuando se aplicaba una diferencia de potencial V entre cátodo y ánodo de ~ 103 a 106 V. Esta V acelera los electrones contra el ánodo. Los electrones se emiten desde el cátodo por emisión térmica, es decir, calentando al rojo al metal del cátodo(a diferencia del experimento del efecto fotoeléctrico donde los electrones escapaban por absorción de energía lumínica.).

Cuando se intentó desviar estos rayos con un campo magnético no lo lograron. Por lo tanto supusieron que no estaban constituidos por partículas cargadas (recuerden que un campo magnético desvía la trayectorias de cargas en movimiento). Tampoco observaron ningún fenómeno de difracción o interferencia en ellos por lo que supusieron que no se trataba de ondas. Como entonces no podían saber de qué estaban compuestos, le pusieron rayos X. Su aplicación en medicina valió un premio Nobel.

La explicación que la teoría electromagnética clásica dió finalmente al origen de los rayos X es la siguiente: las cargas eléctricas irradian ondas electromagnéticas cuando se aceleran o desaceleran (esto lo saben de Física II). Por lo tanto los rayos X son ondas electromagnéticas producidas cuando los electrones son desacelerados al ser detenidos por el ánodo (o un objeto cualquiera que se interpusiese en su camino). Años mas tarde se confirmó su difracción y se determinó su longitud de onda x~ 0.1 nm, por eso costó tanto su experimento de difracción y al principio no veían nada (repasen en que consiste un experimento de difracción de un haz de ondas, fue visto en Física II).

Desde cierto punto de vista físico, la emisión de rayos X es el proceso inverso al producido en el efecto fotoeléctrico. En la emisión del efecto fotoeléctrico hay una transformación de la energía de un fotón de luz en energía cinética de un electrón; en la producción de rayos X hay una transformación de la energía cinética de los electrones (que fueron expulsados del cátodo calentando) en fotón (los rayos X son luz de x~ 0.1 nm por lo tanto, como ya vimos, está compuesta de fotones, al menos eso es lo que dijo Eisntein en el experimento anterior).

La x~ 0.1 nm coincide con el tamaño del espaciado de los átomos en un cristal. Por lo tanto, la disposición regular de una red cristalina puede actuar como una red de difracción en 3 dimensiones para los rayos X (ver Figura 5).

cristal

rayos X placa



fotográfica




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