Fisica General Burbano

694 CORTEZA ATÓMICA
XXVIII – 35. Lentes electrónicas
Supongamos un electrón a velocidad v 1
que atraviesa una superficie pasando del potencial V 1
(cara de entrada) al V 2
(cara de salida). Si suponemos V 1
< V 2
; la disminución de energía potencial
se emplea en incrementar la cinética: pasando en consecuencia, de una velocidad v 1
a otra
mayor v 2
. En este cambio de velocidad la componente tangencial (v 1t
) no se modifica; solamente
hay variación de la componente normal a la superficie (v 1n
):
Fig. XXVIII-41.– Si 2pr ≠ n l la onda
interfiere consigo misma extinguiéndose.
v 1t
= v 2t
v 1n
< v 2n
Teniendo en cuenta los triángulos OAB y O′A′B′, se verifica (Fig. XXVIII-43):
sen j
1
v1t
v2t
sen j1
v
= ∧ sen j2
= ⇒ =
v
v
sen j v
1
2
2
2
1
Fig. XXVIII-42.– Onda estacionaria
circular.
Fig. XXVIII-43.– Refracción de electrones.
Fig. XXVIII-44.– Lente electrónica convergente.
Fórmula análoga a la de refracción de la luz, salvo que las velocidades de propagación están
en cociente inverso.
«Un electrón al atravesar una zona en la que hay una diferencia de potencial sufre una refracción».
Esto indica la posibilidad de dirigir un haz de electrones mediante campos eléctricos y magnéticos;
no solamente se puede desviar el haz sino que es posible hacerlo diverger o converger y enfocarlo
en un punto. Un sistema de campos puede convertirse en una LENTE ELECTRÓNICA; la rama
de la Física que estudia estos fenómenos es la ÓPTICA ELECTRÓNICA, uno de cuyos logros más notables
es el microscopio electrónico.
Existe un gran número de sistemas que se comportan como una lente para un haz de electrones,
los más sencillos constan de placas cargadas con orificios circulares, condensadores cilíndricos
o de espiras y bobinas. Un ejemplo es el condensador plano de la Fig. XXVIII-44 en una de cuyas
placas hay un orificio circular; las líneas discontinuas representan superficies equipotenciales. El
campo eléctrico en un punto es perpendicular a la superficie correspondiente; si lo descomponemos
en direcciones paralela y perpendicular al eje de simetría del sistema, observamos que la acción
de la componente E y
de la figura es la de concentrar el haz de electrones hacia el eje X. Se
puede demostrar analíticamente que la estructura radial del campo es tal que el haz se enfoca en
un punto, es decir, este sistema realiza el papel de una lente convergente.
XXVIII – 36. Microscopio electrónico
Es un microscopio en el que el papel de los rayos de luz lo desempeñan los rayos electrónicos.
Los electrones salen del cátodo K (Fig. XXVIII-45) constituido por un filamento en incandescencia,
son atraídos por el ánodo A, y atraviesan en su marcha a un medio de concentración, que
en esencia puede ser un cilindro (C) al que se le ha comunicado un potencial negativo. El papel
del cilindro C es el de evitar la marcha de los electrones hacia el ánodo, cuya tensión es del orden
de 10 5 V respecto del filamento. Una lente, que hace las funciones del condensador en el microscopio
óptico, alinea los electrones dejando el haz paralelo. Este haz incide en el objeto (lámina delgadísima)
al que atraviesa más o menos según la transparencia de sus diversos puntos para los rayos
electrónicos, que emergen, así, con más o menos intensidad.
El haz catódico pasa a través de la lente eléctrica E (diafragmas metálicos a distinto potencial)
para formar una imagen, de la cual, por el mismo mecanismo (lente E′) se forma en una pantalla
fluorescente o en una placa fotográfica la imagen definitiva. Para evitar choques de electrones con
moléculas de aire, en el sistema se hace un vacío del orden de 10 –5 mm.
Siendo el poder separador del microscopio inversamente proporcional a la
longitud de onda de la radiación empleada y al ser la longitud de onda asociada
al electrón menor que la de la luz, el poder separador del microscopio electrónico
es extraordinario. Con una tensión aceleradora en el ánodo de 10 5 voltios y salvando
el efecto de las aberraciones en las lentes, se llegan a obtener aumentos
útiles de aproximadamente un millón, frente a los entre mil y dos mil del microscopio
óptico.
XXVIII – 37. Mecánica cuántica
H) MECÁNICA CUÁNTICA
Como se ha visto, no se puede asignar una descripción exclusivamente ondulatoria
a la radicación electromagnética, ni exclusivamente corpuscular a las partículas;
ambas participan de los dos tipos de comportamiento. Los trabajos realizados
para unificar la dualidad onda-corpúsculo en una sola teoría consistente,
condujeron a la MECÁNICA CUÁNTICA.
Por una lado Werner K. Heisenberg (1901-1976), Max Born (1882-1970) y
Pascual Jordán (1902-1980), en 1925, dan a conocer su MECÁNICA DE MATRICES,
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