Uuri välja, mis on Millikani katse

The millikani katse või õlilanguse katse viidi läbi füüsiku Robert Andrews Millikani ja Harvey Fletcheri poolt 1909. aastal elektronlaeng (kuigi 1911. aastal avaldasid nad katse uuendatud ja täiustatud versiooni esialgne). Seda kogemust peetakse tänapäevalgi üheks ilusamaks katseks füüsikas. Selles ÕPETAJA õppetükis näeme mis on Millikani eksperiment Lihtsamalt öeldes, mida Millikan üritas uurida, kui ta seda tõstis ja mida ta tegelikult avastas. Kui soovite teada, millest see elegantne eksperiment koosneb, loe edasi!

Määrake elektroni elektrilaeng See oli elutähtis füüsika arengule, kuna see on selle teaduse üks põhilisi konstande. Nagu enamik avastusi, ei avastanud Millikan elektrilaengut üleöö, vaid kasutas selle asemel oma kaasaegsete välja pakutud teadmisi ja hüpoteese.

Kõigepealt Briti füüsik nimega J. J. Thomson aastal 1897 oli ta demonstreerinud elektroni laengu ja massi suhet, kuid kumbagi neist eraldi. Seega asusid tollased teadlased avastama neist kahest väärtusest eraldi ühe (laeng või mass), kuna teist oli hõlpsasti võimalik arvutada suhte abil, mille avastas Thomson.

Teiseks mõtlesid füüsikud, kas elektrilaeng on a pidev või diskreetne suurus. Pidev kogus on see, millel on lõpmatud vaheseisundid, näiteks kaal või kõrgus, et võime võtta nii palju kümnendkohti, kui instrument, mida me mõõdame, võimaldab. Seevastu diskreetne suurus on see, mida saab jagada piiritletud piirini, nagu näiteks näiteks peol osalevate inimeste arv (see võib võtta ainult täisarvu (kakskümmend, viisteist, sada)). Mõned füüsikud, nagu Edison, uskusid, et elektroni laeng peaks olema pidev, kuid Millikan uskus teisiti.

Seetõttu oli Millikani katse eesmärk otsustama mitte ainult elektroonilise laengu väärtus, vaid ka see see oli diskreetne suurus.

Selle füüsilise konstandi tähtsus oli nii suur, et 1923. aastal Millikan, võitis Nobeli füüsikaauhinna, osaliselt tänu sellele eksperimendile ja uuringutele, mille tema meeskond läbi viis ning fotoelektrilise efekti kohta.

Katse alustamiseks konstrueeris Millikan seadmega aparaadi järgmised osad:

• Pihusti. See instrument võimaldas Millikanil saada väga väikseid tilka õli (mikromeetrite suurusjärgus), mis on vajalik tema katse toimimiseks.
• Kompositsioonikamber kontrollitud, et vältida tilkade hajumist ja välisõhu häirimist.
• Kaks paralleelset plaati, üks positiivselt laetud, ülal ja teine ​​negatiivselt all. Ülemisel plaadil on auk õlitilkade läbimiseks ja mõlemad on ühendatud mitme tuhande volti pideva toiteallikaga.
• Kahe paralleelse plaadi vahele pani Millikan a mikroskoop vaadata, kuidas väikesed tilgad kukuvad.

Millikan lasi õli läbi pihustuspudeli, moodustades väikesi molekule. Need molekulid läksid kambrisse ja sealt positiivselt laetud plaadile. Nüüd pidid nad valima tilga, millega töötada. Tänu röntgenikiirgusele muutus tilk positiivse plaadi august läbi minnes laenguks. Just siis, kui tilk jõudis kahe plaadi poolt moodustatud tühimiku ülaossa, teadlased reguleerisid elektrivälja, kuni langus jäi puhkama või staatiline tasakaal. See juhtus siis, kui elektrijõud oli gravitatsioonijõuga võrdne ja vastupidine. See jõud, mis tasakaalustas õlitilkade langemist, on definitsiooni järgi sama suurusega ja vastupidise laenguga kui elektroni laeng.

Nii et selle katse põhieesmärk oli panna tilk õli hõljuma, raskusjõu tasakaalustamine rakendatava välja elektriliste jõududega.

Korrates seda katset mitu korda ja mitme erineva suurusega tilga abil, jõudis Millikan ja tema meeskond tulemusele, et elektrilaeng võtab alati väärtus, mis võrdub elementaarlaengu täisarvuga: sellest elektron. Millikani ja tema meeskonna saadud väärtus oli 1,5924·10^-19 C; see väärtus jääb ühe protsendi vea piires praegu aktsepteeritud väärtusest, mis on 1,602176487.10^-19 C.

Arvatakse, et see väike viga on tingitud sellest, et Millikan kasutab kambri sisese atmosfääri jaoks vale viskoossuse väärtust. Pealegi osutus sellel suurusjärgul diskreetne väärtus, nagu Millikan oli ennustanud ja vastupidiselt sellele, mida ta arvas Edison.