Découvrez ce qu'est l'expérience Millikan

le expérience millikan ou alors expérience de goutte d'huile a été réalisée par le physicien Robert Andrews Millikan et Harvey Fletcher en 1909 pour déterminer la charge électronique (bien qu'en 1911 ils aient publié une version mise à jour et améliorée de l'expérience initiale). Cette expérience est encore considérée aujourd'hui comme l'une des plus belles expériences de physique. Dans cette leçon d'un ENSEIGNANT, nous verrons qu'est-ce que l'expérience de Millikan En termes simples, ce que Millikan essayait d'étudier lorsqu'il l'a soulevé et ce qu'il a réellement découvert. Si vous voulez savoir en quoi consiste cette expérience élégante, lisez la suite !

Déterminer la charge électrique de l'électron Elle était vitale pour le développement de la physique puisqu'elle est l'une des constantes fondamentales de cette science. Comme la plupart des découvertes, Millikan n'a pas découvert la charge électrique du jour au lendemain, mais a plutôt utilisé les connaissances et les hypothèses proposées par ses contemporains.

Tout d'abord, un physicien britannique nommé J. J. Thomson en 1897, il avait démontré la relation charge-masse de l'électron, mais aucun des deux séparément. Ainsi, les chercheurs de l'époque se sont mis à découvrir séparément l'une de ces deux valeurs (charge ou masse), puisque l'autre pourrait facilement être calculé à partir de la relation découverte par Thomson.

Deuxièmement, les physiciens se sont demandé si la charge électrique était une grandeur continue ou discrète. Une quantité continue est une quantité qui a des états intermédiaires infinis, tels que le poids ou la hauteur, que nous pouvons prendre autant de décimales que l'instrument avec lequel nous mesurons nous le permet. En revanche, une quantité discrète est une quantité qui peut être divisée jusqu'à une limite finie, comme par exemple le nombre de personnes qui assistent à une soirée (il ne peut prendre que des valeurs entières (vingt, quinze, cent)). Certains physiciens, comme Edison, pensaient que la charge de l'électron devait être continue, mais Millikan croyait le contraire.

Par conséquent, le but de l'expérience de Millikan était décider non seulement la valeur de la charge électronique, mais aussi que c'était une grandeur discrète.

L'importance de cette constante physique était si grande qu'en 1923, Millikan, a remporté le prix Nobel de physique, en partie grâce à cette expérience et aux études que son équipe a menées à partir de celle-ci et sur l'effet photoélectrique.

Pour commencer son expérience, Millikan a conçu un appareil avec le pièces suivantes:

• Atomiseur. Cet instrument a permis à Millikan d'obtenir de très petites gouttes d'huile (de l'ordre du micromètre), nécessaires au bon fonctionnement de son expérience.
• Chambre de composition contrôlée, pour éviter la dispersion des gouttes et l'interférence de l'air extérieur.
• Deux plaques parallèles, un chargé positivement, au-dessus, et un autre négativement, ci-dessous. La plaque supérieure a un trou pour le passage des gouttelettes d'huile et les deux sont connectées à une alimentation électrique continue de plusieurs milliers de volts.
• Entre les deux plaques parallèles, Millikan a mis un microscope pour regarder les petites gouttes tomber.

Millikan a passé l'huile à travers le flacon pulvérisateur, former de petites molécules. Ces molécules sont passées dans la chambre et de là à la plaque chargée positivement. Maintenant, ils devaient choisir une goutte avec laquelle travailler. Grâce à l'irradiation aux rayons X, la goutte s'est chargée lorsqu'elle a traversé le trou de la plaque positive. Au moment où la goutte atteignait le sommet de l'interstice formé par les deux plaques, la les chercheurs ont ajusté le champ électrique jusqu'à ce que la goutte reste au repos ou équilibre statique. Cela s'est produit lorsque la force électrique était égale et opposée à la force gravitationnelle. Cette force qui a équilibré la chute de la goutte d'huile est, par définition, de même amplitude et de charge opposée à la charge de l'électron.

L'objectif fondamental de cette expérience était donc faire flotter la goutte d'huile, équilibrer la force de gravité avec les forces électriques du champ appliqué.

En répétant cette expérience plusieurs fois et avec de multiples gouttes de tailles différentes, Millikan et son équipe sont arrivés au résultat que la charge électrique prend toujours un valeur égale à un multiple entier d'une charge élémentaire : celui de électron. La valeur obtenue par Millikan et son équipe a été 1,5924·10^-19 C; cette valeur est à moins d'un pour cent d'erreur de la valeur actuellement acceptée, qui est 1,602176487.10^-19 C.

On pense que cette petite erreur est due au fait que Millikan a utilisé la mauvaise valeur de viscosité pour l'atmosphère à l'intérieur de la chambre. De plus, cette grandeur s'est avérée avoir une valeur discrète, comme Millikan l'avait prédit et contrairement à ce qu'il pensait Edison.