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2,5 puntosUn espectrómetro de masas es un aparato que permite determinar la relación carga/masa de iones. El espectrómetro de masas contiene tres partes diferenciadas. La primera parte es un filamento que ioniza las moléculas o átomos que entran dentro del espectrómetro. A la salida del filamento todos los iones tienen una carga negativa. En la segunda parte del aparato los iones pasan por un selector de velocidades (figura 1) que está formado por dos placas paralelas, entre las cuales se genera un campo eléctrico uniforme. La separación entre estas placas es de . Entre las placas también se genera un campo magnético uniforme de perpendicular al plano del papel y en sentido saliente, tal como se muestra en la figura 1.
Queremos que el selector de velocidades solo deje pasar los iones que se muevan a una velocidad de . Determine la diferencia de potencial que debemos aplicar entre las placas para que los iones que se mueven a esta velocidad no se desvíen. ¿Qué placa se debe conectar a potencial alto y cuál a potencial bajo? Justifique las respuestas y represente las fuerzas que actúan sobre un ion. Diga si el selector de velocidades configurado de esta manera también funciona para iones positivos y justifique la respuesta.
La tercera parte del espectrómetro se encuentra a la salida del selector de velocidades y es una región donde hay otro campo magnético uniforme de , perpendicular al plano del papel y en sentido entrante (figura 2). Las pantallas laterales permiten medir la posición a la que impactan los iones y de esta manera poder determinar su masa.
Represente esquemáticamente sobre la figura 2 la trayectoria que describen los iones que salen del selector de velocidades indicando la dirección y el sentido de la fuerza que ejerce el campo magnético en un punto de la trayectoria. Justifique la respuesta. Calcule a qué distancia de la salida del selector de velocidades impactará el ion de los isótopos del neón (el ion tiene la misma carga que un electrón).
