Разберете какво е експериментът на Millikan

The експеримент на миликан или експеримент с капка масло е извършено от физика Робърт Андрюс Миликан и Харви Флетчър през 1909 г. за определяне на електронен заряд (въпреки че през 1911 г. те публикуват актуализирана и подобрена версия на експеримента първоначална). Това преживяване и до днес се счита за един от най-красивите експерименти във физиката. В този урок от УЧИТЕЛ ще видим какъв е експериментът с миликан Просто казано, какво се опитваше да проучи Миликан, когато го отгледа и какво всъщност откри. Ако искате да знаете от какво се състои този елегантен експеримент, прочетете нататък!

Определете електрическия заряд на електрона Това беше жизненоважно за развитието на физиката, тъй като тя е една от основните константи на тази наука. Подобно на повечето открития, Миликан не открива електрически заряд за една нощ, а вместо това използва знания и хипотези, предложени от неговите съвременници.

На първо място, британски физик на име Дж. J. Томсън през 1897 г. той демонстрира връзката заряд-маса на електрона, но нито един от двата поотделно. По този начин изследователите от онова време са се заели да открият отделно една от тези две ценности (заряд или маса), тъй като другият може лесно да бъде изчислен от връзката, открита от Томсън.

Второ, физиците се чудеха дали електрическият заряд е a непрекъсната или дискретна величина. Непрекъснато количество е това, което има безкрайно междинни състояния, като тегло или височината, че можем да вземем толкова десетични знаци, колкото ни позволява инструментът, с който измерваме. За разлика от това, дискретна величина е тази, която може да бъде разделена до крайна граница, като например броят на хората, които присъстват на парти (може да вземе само цели числа (двадесет, петнадесет, сто)). Някои физици, като Едисон, вярваха, че зарядът върху електрона трябва да бъде непрекъснат, но Миликан вярваше в друго.

Следователно целта на експеримента на Миликан беше реши не само стойността на електронното зареждане, но и това това беше дискретна величина.

Значението на тази физическа константа беше толкова голямо, че през 1923 г. Миликан, спечели Нобелова награда за физика, отчасти поради този експеримент и изследванията, проведени от неговия екип от него и върху фотоелектричния ефект.

За да започне експеримента си, Миликан проектира апарат с следните части:

• Пулверизатор. Този инструмент позволява на Millikan да получи много малки капки масло (от порядъка на микрометра), необходими за неговия експеримент.
• Композиционна камера контролирано, за да се избегне разсейването на капките и намесата на външния въздух.
• Две успоредни плочи, едно положително заредено, горе, и друго отрицателно, отдолу. Горната плоча има отвор за преминаване на капчици масло и двете са свързани към непрекъснато захранване от няколко хиляди волта.
• Между двете успоредни плочи Миликан поставя а микроскоп да наблюдава падането на малките капки.

Миликан пускаше маслото през пулверизатора, образувайки малки молекули. Тези молекули преминаха в камерата и оттам към положително заредената плоча. Сега трябваше да изберат капка, с която да работят. Благодарение на рентгеновото облъчване капката се зарежда, когато преминава през отвора в положителната плоча. Точно когато капката достигна върха на процепа, образуван от двете плочи, изследователите коригираха електрическото поле, докато капката остане в покой или статично равновесие. Това се случи, когато електрическата сила беше равна и противоположна на гравитационната. Тази сила, която балансира падането на маслената капчица, по дефиниция е със същата величина и противоположен заряд на заряда на електрона.

Така че основната цел на този експеримент беше накарайте капката масло да плава, балансиране на силата на гравитацията с електрическите сили на приложеното поле.

Повтаряйки този експеримент много пъти и с множество капки с различни размери, Миликан и неговият екип стигнаха до резултата, че електрическият заряд винаги отне стойност, равна на цяло число, кратно на елементарен заряд: това на електрон. Стойността, получена от Миликан и неговия екип беше 1,5924·10^-19 ° С; тази стойност е в рамките на един процент грешка от текущо приетата стойност, която е 1,602176487.10^-19 ° С.

Смята се, че тази малка грешка се дължи на Millikan, използвайки грешна стойност на вискозитета за атмосферата в камерата. Освен това се оказа, че тази величина има дискретна стойност, както беше предсказал Миликан и противно на това, което смяташе Едисон.