Μάθετε τι είναι το πείραμα Millikan

ο πείραμα millikan ή πείραμα πτώσης λαδιού Πραγματοποιήθηκε από τον φυσικό Robert Andrews Millikan και τον Harvey Fletcher το 1909 για τον προσδιορισμό του φόρτιση ηλεκτρονίων (αν και το 1911 δημοσίευσαν μια ενημερωμένη και βελτιωμένη έκδοση του πειράματος αρχικός). Αυτή η εμπειρία θεωρείται ακόμη ως ένα από τα πιο όμορφα πειράματα στη φυσική. Σε αυτό το μάθημα από έναν Δάσκαλο θα δούμε ποιο είναι το πείραμα millikan Με απλά λόγια, αυτό που ο Millikan προσπαθούσε να μελετήσει όταν το έθεσε και τι ανακάλυψε. Αν θέλετε να μάθετε από τι αποτελείται αυτό το κομψό πείραμα, διαβάστε!

Προσδιορίστε το ηλεκτρικό φορτίο του ηλεκτρονίου Ήταν ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη της φυσικής, δεδομένου ότι είναι μια από τις θεμελιώδεις σταθερές αυτής της επιστήμης. Όπως και οι περισσότερες ανακαλύψεις, ο Μίλικα δεν ανακάλυψε ηλεκτρικό φορτίο μια νύχτα, αλλά αντ 'αυτού χρησιμοποίησε γνώσεις και υποθέσεις που πρότειναν οι σύγχρονοί του.

Πρώτα απ 'όλα, ένας Βρετανός φυσικός που ονομάζεται J. Ι.

Τόμσον το 1897 είχε επιδείξει τη σχέση φορτίου-μάζας του ηλεκτρονίου, αλλά κανένα από τα δύο ξεχωριστά. Έτσι, οι ερευνητές της εποχής ξεκίνησαν να ανακαλύπτουν ξεχωριστά μία από αυτές τις δύο τιμές (φορτίο ή μάζα), καθώς το άλλο θα μπορούσε εύκολα να υπολογιστεί από τη σχέση που ανακαλύφθηκε από Τόμσον.

Δεύτερον, οι φυσικοί αναρωτήθηκαν αν το ηλεκτρικό φορτίο ήταν συνεχές ή διακριτό μέγεθος. Μια συνεχής ποσότητα είναι αυτή που έχει άπειρες ενδιάμεσες καταστάσεις, όπως βάρος ή το ύψος, που μπορούμε να πάρουμε τόσα δεκαδικά ψηφία όσο το όργανο με το οποίο μετράμε μας επιτρέπει. Αντίθετα, μια διακριτή ποσότητα είναι αυτή που μπορεί να χωριστεί σε ένα πεπερασμένο όριο, όπως από για παράδειγμα, ο αριθμός των ατόμων που παρευρίσκονται σε ένα πάρτι (μπορεί να πάρει μόνο ακέραιες τιμές (είκοσι, δεκαπέντε, εκατό)). Μερικοί φυσικοί, όπως ο Έντισον, πίστευαν ότι το φορτίο στο ηλεκτρόνιο πρέπει να είναι συνεχές, αλλά ο Μίλικα πίστευε διαφορετικά.

Επομένως, ο στόχος του πειράματος του Millikan ήταν αποφασίζω όχι μόνο η αξία της ηλεκτρονικής φόρτισης αλλά και αυτή ήταν ένα διακριτό μέγεθος.

Η σημασία αυτής της φυσικής σταθεράς ήταν τόσο μεγάλη που το 1923, Ο Μίλικα, κέρδισε το βραβείο Νόμπελ στη φυσική, εν μέρει λόγω αυτού του πειράματος και των μελετών που διεξήγαγε η ομάδα του από αυτό και σχετικά με το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα.

Για να ξεκινήσει το πείραμά του, ο Millikan σχεδίασε μια συσκευή με το ακόλουθα μέρη:

• Ψεκαστήρας. Αυτό το όργανο επέτρεψε στον Millikan να λάβει πολύ μικρές σταγόνες λαδιού (της τάξης των μικρομέτρων), απαραίτητο για να λειτουργήσει το πείραμά του.
• Θάλαμος σύνθεσης ελεγχόμενο, για να αποφευχθεί η διασπορά των σταγόνων και η παρεμβολή του εξωτερικού αέρα.
• Δύο παράλληλες πλάκες, ένα θετικά φορτισμένο, παραπάνω και ένα άλλο αρνητικά, παρακάτω. Η άνω πλάκα έχει μια οπή για να περάσουν τα σταγονίδια λαδιού και και οι δύο συνδέονται με συνεχή παροχή ισχύος αρκετών χιλιάδων βολτ.
• Μεταξύ των δύο παράλληλων πλακών, ο Millikan έβαλε ένα μικροσκόπιο να παρατηρήσουμε την πτώση των μικρών σταγόνων.

Ο Μίλικα έτρεχε το λάδι μέσω του ψεκαστήρα, σχηματίζοντας μικρά μόρια. Αυτά τα μόρια πέρασαν στον θάλαμο και από εκεί στη θετικά φορτισμένη πλάκα. Τώρα έπρεπε να επιλέξουν μια σταγόνα για να εργαστούν. Χάρη στην ακτινοβολία ακτίνων Χ, η σταγόνα φορτίστηκε όταν διήλθε από την οπή στη θετική πλάκα. Ακριβώς όπως η σταγόνα έφτασε στην κορυφή του κενού που σχηματίστηκε από τις δύο πλάκες, το Οι ερευνητές ρύθμισαν το ηλεκτρικό πεδίο έως ότου η πτώση παρέμεινε σε ηρεμία ή στατική ισορροπία Αυτό συνέβη όταν η ηλεκτρική δύναμη ήταν ίση και αντίθετη με τη βαρυτική. Αυτή η δύναμη που εξισορρόπησε την πτώση του σταγονιδίου λαδιού έχει, εξ ορισμού, το ίδιο μέγεθος και αντίθετο φορτίο με το φορτίο του ηλεκτρονίου.

Ο βασικός στόχος αυτού του πειράματος ήταν φτιάξτε τη σταγόνα λαδιού, εξισορρόπηση της δύναμης της βαρύτητας με τις ηλεκτρικές δυνάμεις του εφαρμοζόμενου πεδίου.

Επαναλαμβάνοντας αυτό το πείραμα πολλές φορές και με πολλαπλές σταγόνες διαφορετικών μεγεθών, ο Millikan και η ομάδα του κατέληξαν στο αποτέλεσμα ότι το ηλεκτρικό φορτίο παίρνει πάντα τιμή ίση με ένα ακέραιο πολλαπλάσιο μιας στοιχειώδους φόρτισης: αυτό του ηλεκτρόνιο. Η αξία που έλαβε ο Millikan και η ομάδα του ήταν 1,5924·10^-19 ΝΤΟ; Αυτή η τιμή είναι εντός ενός τοις εκατό σφάλμα της τρέχουσας αποδεκτής τιμής, δηλαδή 1,602176487.10^-19 ντο.

Αυτό το μικρό σφάλμα πιστεύεται ότι οφείλεται στον Millikan που χρησιμοποιεί λάθος τιμή ιξώδους για την ατμόσφαιρα μέσα στον θάλαμο. Επιπλέον, αυτό το μέγεθος αποδείχθηκε ότι έχει μια διακριτή τιμή, όπως είχε προβλέψει ο Μίλικα και αντίθετα με αυτό που νόμιζε Έντισον.