• .-11.1 E Cft o z Ul :::1 11 ' ' MANUALES DE EUDEBA 1 FISICA Técnicas de física experimental JOHN STRONG en colaboración con H. VICTOR NEHER, ALBERT E. WHITFORD, C. HAWLEY CARTWRIGHT y ROGER HAYWARD Ilustrado por RooER HAYWARD EUDEBA EDITORIAL UNIVERSITARIA DE BUENOS AIRES Título de la obra original: Procedures in Experimental Physics Englewood Cliffs, Nueva Jersey, Prentice Hall, Inc., 1938 Traducida de la decimonovena reimpresión, 1956, por RAQUEL T. DE GoLDSCHVARTZ y .J. M. GoLDSCHVARTZ La revisión técnica estuvo a cargo del doctor MmsÉs SAMETBAND, profesor de la Universidad de Buenos Aires © 1965 EDITORIAL UNIVERSITARIA DE BUENOS AIRES - Viamonte 640 Fundada por !a Universidad de Buenos Aires Hecho el depósito de ley IMPRESO EN LA ARGENTINA - PRINTI!D IN ARGENTINA INDICE DEL TOMO 1 Plu!:FACIO . . . • . . . . . . • . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . • . . . . . . . . . . . XI l. ÜPERACIONES FUNDAMENTALES PARA EL SOPLADO DE VIDRIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Algunas propiedades físicas del vidrio, 3. Cómo se cortan tubos y botellas, 6. Limpieza, 8. Calen tamiento previo, 8. Curvado de tubos, 10. Con tracción, 11. Recocido, 12. Estirar puntas, 12. Cerrar un tubo, 15. Cómo cortar un tubo en la llama, 15. Preparación para las uniones, 16. Cómo hacer uniones, 18. Soldadura circular, 18. Soplado de bulbos, 20. Construcciones, 21. Corrección de defectos, 22. Soldaduras de platino-vidrio, 22. Sol daduras de tungsteno-vidrio, 23. Soldadura de cobre-vidrio, 25. Kovar y Fernico, 26. Soldaduras de porcelana y Pyrex, 27. Il. TÉCNICA PARA EL TALLER DE ÓPTICA 28 Procedimientos generales, 28. Teoría del esmeri lado y pulido, 29. Métodos de pulido, 31. Técnicas utilizadas para superficies ópticas de 8 a 15 centí metros de diámetro y mayores, 32. Corte y des bastado del objeto, 32. Cortavidrios circular, 34. Sierras para vidrio, 37. Máquina de Draper modi ficada, 37. Soporte de la pieza, 37. Esmerilado de curvas, 39. Esmerilado fino, 42. Brea para herramientas, 43. Pulido, 47. Figurado, 48. Zonas de corte y zonas de transición, 48. Interpretación de la acción de las herramientas de pulido y configu ración, 49. Herramientas de figurado por zonas, 50. Procedimientos para figurar defectos zonales y hacer superficies de revolución no esféricas, 53. Astigmatismo, 58. Prueba óptica, 58. Franjas de Newton, 60. Franja de Haidinger, 62. Pruebas con el ocular, 62. Prueba de Foucault, 63. Prueba por VII ri:CNICAS DE F!SICA EXPERIMENTAL zonas con la cuchilla de borde filoso, 68. Prueba de Hartmann, 7 4. Alineación de un sistema de es pejos, 74. Dos métodos para generar superficies ópticas, 75. Trabajado de superficies ópticas en el torno óptico con palanca manual, 75. Relación en tre dos figuras ópticas, 78. Protección, 78. Cuarzo calcita, 81. Trabajo óptico de cristales, 81. Pulido de metales, 82. Cámara de Schmidt, 84. III. LA TÉCNICA DEL ALTO VACÍO . . . . . . . . . . . . . . • • . • 87 Las leyes de los gases ideales, 87. El camino libre medio, 88. Viscosidad y conductividad térmica, 89. Velocidad de bombeo, 90. Conductancia de las lí- neas de bombeo, 92. Evacuación, 93. Bombas pre liminares, 94. Desgasificación de vidrio y metales, 95. Tensión de vapor, 96. Absorbentes, 96. Siste- mas de vacío estáticos y dinámicos, 99. Bombas de difusión, 103. Bombas de difusión de aceite, 106. Trampas de mercurio, 114. Construcción de sis temas dinámicos de vacío, 118. Sellos, 122. Elec trodos, 124. Válvulas, 125. Partes móviles, 127. Pérdidas, 128. Vacuómetros, 130. El vacuómetro de McLeod, 131. El vacuómetro de ionización, 135. El vacuómetro de Langmuir, 139. El vacuómetro de Knudsen, 142. !V. REVESTIMIENTO DE SUPERFICIES: EVAPORACIÓN Y 143 PROYECCIÓN CATÓDICA ..•................•••.. Método de la combustión, 143. Método del platea- do químico, 144. Limpieza, 144. Proceso Brashear, 146. El proceso de la sal de Rochelle, 148. Barni- zado, 149. Superficies secas y limpias y superficies empañadas, 155. Limpieza de espejos para su alu minizado, 157. Evaporación, 158. Técnica de la evaporación para el aluminio, 160. Espejo de vacío, 165. Películas uniformes, 167. Paraboliza- ción de un espejo esférico por aluminizado, 170. Películas semirreflectoras, 175. V. EL uso DEL CUARZO FUNDIDO . . . . . • . . . • . • • . . • • • 178 Observaciones generales sobre el cuarzo fundido, 178. Propiedades químicas, 179. Propiedades físi- cas, 179. Equipo para hacer fibras de cuarzo y trabajar con ellas, 184. Cómo se hacen las fibras, VIII íNDICE 191. Cuidado y conservacwn de fibras pequeñas, 197. Algunos métodos útiles para hacer fibras, 197. Otras aplicaciones del cuarzo, 203. VI. 204 ELECTRÓMETROS y ELECTROSCOPIOS . . . . . . . • • . . . . Definiciones, 204. Teoría general, 204. Aplicación a los electroscopios, 205. Aplicación a los electró metros, 206. Diferentes tipos de electroscopios, 212. Algunos tipos de electrómetros, 219. Algunas con sideraciones prácticas acerca del uso de los elec trómetros y electroscopios, 230. Medición a desvia- ción constante, 234. Limitaciones de los diversos tipos de instrumentos, 235. Comparación de los diversos tipos de instrumentos, 238. Técnicas para hacer electroscopios y electrómetros, 239. Aislado- res usados en la construcción de electrómetros y electroscopios, 242. VII. CoNTADORES GEIGER 243 El contador de punta, 243. El contador proporcio nal, 244. El contador "Zahlvohv" o de Geiger Müller, 246. Sensibilidad de los contadores a las partículas ionizantes, 254. Tubos G-M para usos especiales, 255. Distintos métodos para medir el número de cómputos, 258. Circuitos de coinciden cia, 270. Fuentes de alta tensión, 272. Reguladores de tensión, 274. Discusión acerca de las probabili- riArlo.c: u 01"'141"\'rDc.! f'lnn ~nn+arln,.&SC! r,.,:!i.¡O"O'r ?.7Q IX Tl:CNICAS DE F!SICA EXPERIMENTAL INDICE ABREVIADO DEL TOMO 11 VIII. Pilas termoeléctricas en vacío y medición de la energía radiante. IX. Fuentes luminosas, filtros e instrumentos ópticos. X. Células fotoeléctricas y amplificadores. XI. La fotografía en el laboratorio. XII. Calor y alta temperatura. XIII. Notas acerca de materiales de investigación. XIV. Notas sobre construcción y diseño de instrumentos y aparatos. XV. Moldeo y fundición. ~DICE ALFABÉ~ICO X PREFACIO Describir los procedimientos importantes empleados en la física experimental es d propó~ito de t.ste libro. Lús autores han elegido temas que han resultado de interés y valor especiales en s·us pro pias investigaciones. Muchas ck las técnicas y los resultados de 1.1.s investigaciones aparecen impresos aquí por vez primera. El sistema ideal para aprender los procedimien'ros utilizados en la física experimental es el contacto directr, con f'llos en el labo ratorio. Al romprenderlo así hemos intentad,__ salvar, mediante el uso de abundantes figuras, la dl.,fancia que ext~te entre la.s demos traciones de laboratorio y la e:rperiencw, pm· un lado, y la e;rpo S1.ción, por el otro. Quiero exp1 esar mi reconocimiento al señor ]). O. Hendrix por la mayor parte de los rnétod.os presentados en el capitulo II, y al doctor R. M. Langer por el tratamiento del flujo no esta.cMfta.rio de calor expu~sto en el capítulo XII. He extractado material de muchos libros y revista& cientfficos. Espero que no haya incu1-rido en omisiones lf~ nombrar las di.fi1tfas fuentes del contenido de este libro. Me es muy grato reconocer aquí la ayuda de mi esposa, d.f la señora Elizabeth Hayward y del señor James T. Barkelew en la prepam ción del manuscrito. As1"mismo, la ayuda y cortesía de la edit,,,.,nl Prentice-Hall. J. STRO.:\G XI CAPíTULO l OPERACIONES FUNDAMENTALES PARA EL SOPLADO DEL VIDRIO Las operaciones fundamentales para realizar el soplado del vi drio, en trabajos de laboratorio, son: cortar, rotar, doblar, soplar y soldar. Combinadas de diversos modos estas operaciones prin cipales, se construyen aparatos con tubos o varillaJS de vidrio. Describiremos en este capítulo cómo se realizan aquPllas. Aetual me_nte se usa mucho el vidrio duro, el Pyrex por ejemplo, para hacPr aparatos de laboratorio. Es más difícil de manipular que el vidrio blando, porque su temperatura de trabajo es más alta y se enfría con rapidez cuando se lo aparta de la llama. Sin embargo. resulta menos difíc·il el recocido del vidrio duro, por su dilatación térmi ca pequPña y gran resistencia. Como esta ventaja compensa la difi cultad ele la manipulación, nos ocuparemos más del vidrio duro 1• La figura 1 muestra un banco df' trabajo para el soplado del vi drio. Se ven allí sopletes, o mecheros de fuego cruzado, para ca• lentar el vidrio hasta ablandarlo, método que denominaremo~ ame ricano, puet'l los sopletes ale.nanes utilizan por lo general meche ros simples. Comparados con estos últimos, los sopletes de fuego cruzado calientan con más rapidez y uniformidad. Para la mayor parte de las operaciones puede usarse un método u otro, pero al gunos trabajos requieren llama puntiforme, que se logra mejor con un mechero simple. Como nos ocupamos aquí del método americano, la llama punti forme se obtiene con el soplete de mano, montado según lo indiea la línea de puntos de la figura l. Como combustible se usa gas na tural o artificial. Para trabajar vidrio blando se utiliza aire oom primido; pero la temperatura necesaria para trabajar el vidrio duro, se logra usando oxígeno o una mezela de oxígeno y aire. En un so plete común puede utilizarse acetilf'no con aire comprimido. Los accesorios del equipo de trabajo iacluyen tapones de varios tamaños, algunoo adaptados a tubos de vidrio cerrados, de mód(} 1 El vidrio puede ob1enerse en la Corning (.las~. Corning, Nueva York. Se ob· tiene también en el me1cado lo(al. [N. del T.J