შეიტყვეთ რა არის მილიკანის ექსპერიმენტი

მილიკანის ექსპერიმენტი ან ზეთის ვარდნის ექსპერიმენტი ჩატარდა ფიზიკოსმა რობერტ ენდრიუს მილიკანმა და ჰარვი ფლეტჩერმა 1909 წელს ელექტრონული მუხტი (თუმცა 1911 წელს მათ გამოაქვეყნეს ექსპერიმენტის განახლებული და გაუმჯობესებული ვერსია) საწყისი). ეს გამოცდილება დღესაც მიიჩნევა ფიზიკის ერთ-ერთ ულამაზეს ექსპერიმენტად. მასწავლებლის ამ გაკვეთილზე ვნახავთ რა არის მილიკანის ექსპერიმენტი მარტივად რომ ვთქვათ, ის, რისი შესწავლასაც ცდილობდა მილიკანი, როდესაც მან წამოაყენა და რა აღმოაჩინა სინამდვილეში. თუ გსურთ იცოდეთ რისგან შედგება ეს ელეგანტური ექსპერიმენტი, წაიკითხეთ!

განსაზღვრეთ ელექტრონის ელექტრული მუხტი ეს სასიცოცხლო მნიშვნელობის იყო ფიზიკის განვითარებისათვის, რადგან იგი ამ მეცნიერების ერთ-ერთი ფუნდამენტური მუდმივია. აღმოჩენების უმეტესობის მსგავსად, მილიკანმაც არ აღმოაჩინა ელექტრო მუხტი ღამით, მაგრამ გამოიყენა ცოდნა და ჰიპოთეზები, რომლებიც შემოთავაზებულია მისი თანამედროვეების მიერ.

უპირველეს ყოვლისა, ბრიტანელმა ფიზიკოსმა ჯ. ჯ. ტომსონი 1897 წელს მან აჩვენა ელექტრონის მუხტი-მასა ურთიერთობა, მაგრამ არც ეს ორი ცალ-ცალკე. ამრიგად, იმ დროის მკვლევარებმა მიზნად დაისახეს ამ ორი მნიშვნელობიდან ერთის ცალკე აღმოჩენა (მუხტი ან მასა), ვინაიდან სხვა ადვილად გამოითვლება მისი მიერ აღმოჩენილი ურთიერთობიდან ტომსონი.

მეორე, ფიზიკოსებს აინტერესებთ, არის თუ არა ელექტრო მუხტი ა უწყვეტი ან დისკრეტული სიდიდე. უწყვეტი რაოდენობაა ის, რომელსაც აქვს უსასრულო შუალედური მდგომარეობა, მაგალითად წონა ან სიმაღლე, რომ ჩვენ შეგვიძლია ავიღოთ იმდენი ათობითი ადგილი, რამდენადაც საშუალებას გვაძლევს ინსტრუმენტი, რომლითაც ვზომავთ. ამის საპირისპიროდ, დისკრეტული სიდიდე არის ის, რომლის გაყოფა სასრულ ზღვრამდე შეიძლება, როგორც შემდეგის მიხედვით მაგალითად, წვეულებაზე დამსწრე ადამიანთა რიცხვი (მას შეუძლია მიიღოს მხოლოდ მთელი მნიშვნელობები (ოცი, თხუთმეტი, ასი)). ზოგი ფიზიკოსი, ედისონის მსგავსად, მიიჩნევდა, რომ ელექტრონულ მუხტს უნდა ჰქონდეს უწყვეტი, მაგრამ მილიკანს სხვანაირად სჯეროდა.

ამიტომ, მილიკანის ექსპერიმენტის მიზანი იყო გადაწყვიტოს არა მხოლოდ ელექტრონული მუხტის ღირებულება, არამედ ისიც ეს იყო დისკრეტული სიდიდე.

ამ ფიზიკური მუდმივის მნიშვნელობა იმდენად დიდი იყო, რომ 1923 წელს მილიკანი, მოიგო ნობელის პრემია ფიზიკაშინაწილობრივ ამ ექსპერიმენტისა და მის მიერ ჩატარებული გამოკვლევების გამო და ფოტოელექტრული ეფექტის გამო.

ექსპერიმენტის დასაწყებად, მილიკანმა შექმნა აპარატი შემდეგი ნაწილები:

• ატომიზატორი. ამ ინსტრუმენტმა მილიკანს საშუალება მისცა მიეღო ზეთის ძალიან მცირე წვეთები (მიკრომეტრის შეკვეთით), რაც აუცილებელია მისი ექსპერიმენტის მუშაობისთვის.
• კომპოზიციის პალატა კონტროლირებადი, წვეთების დისპერსიისა და გარე ჰაერის ჩარევის თავიდან ასაცილებლად.
• ორი პარალელური ფირფიტა, ერთი დადებითად დამუხტული, ზემოთ და მეორე უარყოფითად, ქვემოთ. ზედა ფირფიტას აქვს ნახვრეტი ზეთის წვეთების გასავლელად და ორივე უკავშირდება უწყვეტი ელექტროენერგიის მიწოდებას რამდენიმე ათასი ვოლტით.
• ორ პარალელურ ფირფიტას შორის მილიკანმა ა მიკროსკოპი პატარა წვეთების დაცემის ყურებას.

მილიკანმა ზეთი გადაასხა სპრეის ბოთლში, მცირე მოლეკულების ფორმირება. ეს მოლეკულები გადავიდნენ პალატაში და იქიდან დადებითად დამუხტულ ფირფიტაში. ახლა მათ წვეთი უნდა აერჩიათ სამუშაოდ. რენტგენის დასხივების წყალობით, წვეთი დამუხტული გახდა, როდესაც იგი დადებით ფირფიტაზე ხვრელში გავიდა. როგორც კი წვეთმა მიაღწია ორი ფირფიტით წარმოქმნილ უფსკრულის ზედა ნაწილს, მკვლევარებმა მოაწესრიგეს ელექტრული ველი მანამ, სანამ წვეთი არ გაჩერდებოდა სტატიკური წონასწორობა. ეს მოხდა მაშინ, როდესაც ელექტრული ძალა იყო თანაბარი და საპირისპირო იყო გრავიტაციული. ეს ძალა, რომელიც აბალანსებს ზეთის წვეთის ვარდნას, განსაზღვრებით, იგივე სიდიდისა და ელექტრონის მუხტის საპირისპირო მუხტია.

ამ ექსპერიმენტის ძირითადი მიზანი იყო გააკეთეთ ნავთობის წვეთი, სიმძიმის ძალის დაბალანსება გამოყენებული ველის ელექტრულ ძალებთან.

ამ ექსპერიმენტის მრავალჯერ გამეორებით და სხვადასხვა ზომის მრავალი წვეთით, მილიკანმა და მისმა გუნდმა მიაღწიეს იმ შედეგს, რომ ელექტრული მუხტი ყოველთვის მნიშვნელობა ტოლია ელემენტარული მუხტის მთელი ჯერადი: რომ ელექტრონი. მილიკანისა და მისი გუნდის მიერ მიღებული ღირებულება იყო 1,5924·10^-19 C; ეს მნიშვნელობა არის ამჟამად მიღებული მნიშვნელობის ერთი პროცენტიანი შეცდომის ფარგლებში, რაც არის 1,602176487.10^-19 გ.

ითვლება, რომ ეს მცირე შეცდომა მილიკანის მიერ პალატის შიგნით ატმოსფეროს არასწორი სიბლანტის მნიშვნელობის გამოყენების გამო. გარდა ამისა, აღმოჩნდა, რომ ამ სიდიდეს დისკრეტული მნიშვნელობა ჰქონდა, როგორც მილიკანმა იწინასწარმეტყველა და ეწინააღმდეგებოდა მის მოსაზრებას ედისონი.