Selvitä, mikä Millikan-koe on

millikan-kokeilu tai öljypisarakokeilu suoritettiin fyysikko Robert Andrews Millikan ja Harvey Fletcher vuonna 1909 elektronivaraus (vaikka vuonna 1911 he julkaisivat päivitetyn ja parannetun version kokeesta alkukirjain). Tätä kokemusta pidetään edelleen yhtenä kauneimmista fysiikan kokeista. Tässä opettajalla opettaja näemme mikä on Millikan-kokeilu Yksinkertaisesti sanottuna, mitä Millikan yritti tutkia, kun hän nosti sen ja mitä hän todella löysi. Jos haluat tietää, mistä tämä tyylikäs kokeilu koostuu, lue eteenpäin!

Määritä elektronin sähkövaraus Se oli elintärkeää fysiikan kehitykselle, koska se on yksi tämän tieteen perusvakioista. Kuten useimmat löydöt, Millikan ei löytänyt sähkövarausta yön yli, vaan hyödynsi aikalaistensa ehdottamia tietoja ja hypoteeseja.

Ensinnäkin brittiläinen fyysikko nimeltä J. J. Thomson vuonna 1897 hän oli osoittanut elektronin varauksen ja massan suhteen, mutta kumpikaan erikseen. Siten aikakauden tutkijat pyrkivät löytämään erikseen toisen näistä kahdesta arvosta (varaus tai massa), koska toinen voidaan helposti laskea Thomson.

Toiseksi fyysikot ihmettelivät, onko sähkövaraus a jatkuva tai erillinen suuruus. Jatkuva määrä on määrä, jolla on rajattomat välitilat, kuten paino tai korkeuden, että voimme ottaa niin monen desimaalin tarkkuuden kuin mitä instrumentti mittaa. Sitä vastoin erillinen määrä on se, joka voidaan jakaa äärelliseen rajaan, kuten esimerkki juhliin osallistuvien ihmisten määrä (se voi ottaa vain kokonaislukuja (kaksikymmentä, viisitoista, sata)). Jotkut fyysikot, kuten Edison, uskoivat, että elektronin varauksen tulisi olla jatkuva, mutta Millikan uskoi toisin.

Siksi Millikanin kokeen tavoite oli päättää paitsi elektronisen maksun arvon myös sen se oli erillinen suuruus.

Tämän fyysisen vakion merkitys oli niin suuri, että vuonna 1923 Millikan, voittanut fysiikan Nobel-palkinnon, osittain tämän kokeen ja hänen tiiminsä tekemien tutkimusten ja valosähköisen vaikutuksen vuoksi.

Kokeilunsa aloittamiseksi Millikan suunnitteli laitteen seuraavat osat:

• Sumutin. Tämä instrumentti antoi Millikanille mahdollisuuden saada hyvin pieniä pisaroita öljyä (mikrometrien järjestyksessä), jotka olivat välttämättömiä hänen kokeilunsa toimimiseksi.
• Koostumuskammio hallita, jotta vältetään tippojen leviäminen ja ulkoilman häiriöt.
• Kaksi yhdensuuntaista levyä, yksi positiivisesti varautunut, yläpuolella ja toinen negatiivisesti, alapuolella. Ylälevyssä on reikä öljypisaroiden läpäisemiseksi ja molemmat on kytketty jatkuvaan, useiden tuhansien volttien virtalähteeseen.
• Kahden rinnakkaisen levyn väliin Millikan laittaa a mikroskooppi katsella pieniä tippoja putoamassa.

Millikan kuljetti öljyn ruiskupullon läpi, muodostavat pieniä molekyylejä. Nämä molekyylit kulkeutuivat kammioon ja sieltä positiivisesti varautuneelle levylle. Nyt heidän täytyi valita pisara työskennellä. Röntgensäteilytyksen ansiosta pisara latautui, kun se kulki positiivisen levyn reiän läpi. Aivan kun pisara saavutti kahden levyn muodostaman aukon yläosan, tutkijat säätivät sähkökenttää, kunnes pudotus pysyi levossa tai staattinen tasapaino. Tämä tapahtui, kun sähkövoima oli sama ja vastakkainen painovoiman kanssa. Tämä öljypisaran putoamista tasapainottava voima on määritelmän mukaan saman suuruinen ja vastakkainen kuin elektronin varaus.

Joten tämän kokeen perustavoite oli saada öljypisara kellumaan, tasapainottamalla painovoima käytetyn kentän sähkövoimilla.

Toistamalla tämän kokeen monta kertaa ja useilla erikokoisilla pisaroilla Millikan ja hänen tiiminsä tulivat siihen tulokseen, että sähkövaraus vie aina arvo, joka on yhtä suuri kuin perusmaksun kokonaisluku kerrannaisena: että elektroni. Millikanin ja hänen tiiminsä saama arvo oli 1,5924·10^-19 C; tämä arvo on yhden prosentin virheen sisällä tällä hetkellä hyväksytystä arvosta, joka on 1,602176487.10^-19 C.

Tämän pienen virheen uskotaan johtuvan Millikanin käyttämästä väärää viskositeettiarvoa kammion sisällä olevalle ilmakehälle. Lisäksi tällä suuruudella osoittautui olevan erillinen arvo, kuten Millikan oli ennustanut ja vastoin hänen ajatteluaan Edison.