Catálogo general eXperimentos de FísiCa

ExpErIMEnTOs InTrODuCTOrIOs
P6.1.6
Observación de esporas de lipocodio en una trampa de Paul (P6.1.6.1_a)
No de Cat. Artículo
558 80 Trampa de Paul 1
471 830 Láser de He-Ne, linealmente polarizado 1
460 01 Lente en montura f = +5 mm 1
460 335 Banco óptico con perfil normal, 0,5 m 1
460 373 Jinetillo óptico 60/50 3
522 27 Fuente de alimentación, 450 V 1
521 35 Transformador variable de baja tension S 1
562 11 Núcleo en forma de U con yugo 1
562 121 Dispositivo de sujeción con pinza de resorte 1
562 18 Bobina de tensión extrabaja de 50 espiras 1
562 16 Bobina de 10000 espiras 1
531 120 Multímetro LDanalog 20 1
536 211 Resistencia de medida 10 MOhmios 1
502 04 Caja de tomacorrientes 1
500 624 Cable de seguridad, 50 cm, negro 2
500 641 Cable de seguridad, 100 cm, rojo 1
500 642 Cable de seguridad, 100 cm, azul 1
500 644 Cable de seguridad, 100 cm, negro 1
500 98 Casquillos adaptador de protección, negro, juego de 6 1
501 45 Cable, 50 cm, rojo/azul, par 2
500 440 Cable de experimentación, 100 cm, amarillo/verde 1
214 ExpErIMEnTOs DE FísICA
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P6.1.6.1 (a)
FísICA ATóMICA y nuCLEAr
Normalmente las mediciones espectroscópicas en niveles de energía
atómicos son influenciadas por el movimiento de los átomos
en estudio que se mueven respecto a la fuente de radiación. Esto
conlleva a un desplazamiento y ensanchamiento de las líneas espectrales
debido al efecto Doppler, lo cual puede apreciarse en las
espectroscopias de alta resolución. La influencia del efecto Doppler
se reduce si los átomos individuales son encerrados en un pequeño
volumen. Para partículas cargadas (iones) esto se consigue con la
trampa de iones desarrollada por W. Paul en los años cincuenta.
Esta consiste de dos electrodos de forma de disco y un electrodo en
anillo. Al aplicarse una tensión alterna se genera un potencial parabólico,
independiente del tiempo, de la forma
r − 2z
U ( r, z, t) = U0 ⋅ cosωt
⋅ 2
2 ⋅ r
0
Trampa de Paul
P6.1.6.1
Observación de esporas de lipocodio en
una trampa de Paul
2 2
z:
coordenadas de posición sobre el eje de simetría
r:
coordenadas de posición vertical al eje de simetría
r : radio interno del electrodo anular
0
Un ión con carga q y masa m quedan encerrados en ese potencial,
si se cumplen las condiciones
⋅ ω
0, 4 ⋅ α < < 1,2 α α = r 2
q
0 con
m U
En el experimento P6.1.6.1 se demuestra el funcionamiento de una
trampa de Paul en un modelo, que puede ser operado sin mucho
despliegue de aparatos, a presión normal y con una tensión alterna
a 50 Hz. En esta trampa se puede encerrar esporas de lipocodio por
varias horas seleccionando una amplitud de tensión U 0 apropiada y
observándolas con luz láser. La inversión de toda la trampa de iones
conduce al movimiento de las partículas encerradas en dirección
radial dentro del electrodo anular. Al aplicar una tensión entre los
discos electrodos se puede generar un potencial en la dirección z.
0
2