Sužinokite, kas yra Millikano eksperimentas

milikano eksperimentas arba naftos lašų eksperimentas buvo atliktas fiziko Roberto Andrewso Millikano ir Harvey'io Fletcherio 1909 m., siekiant nustatyti elektronų krūvis (nors 1911 m. jie paskelbė atnaujintą ir patobulintą eksperimento versiją pradinis). Ši patirtis ir šiandien laikoma vienu gražiausių fizikos eksperimentų. Šioje Dėstytojo pamokoje pamatysime koks yra Millikano eksperimentas Paprasčiau tariant, ką Millikanas bandė ištirti, kai tai iškėlė ir ką iš tikrųjų atrado. Jei norite sužinoti, iš ko susideda šis elegantiškas eksperimentas, skaitykite toliau!

Nustatykite elektrono elektrinį krūvį Tai buvo gyvybiškai svarbi fizikos raidai, nes ji yra viena iš pagrindinių šio mokslo konstantų. Kaip ir dauguma atradimų, Millikanas per naktį neatrado elektros krūvio, o panaudojo amžininkų pasiūlytas žinias ir hipotezes.

Visų pirma, britų fizikas, vardu Dž. Dž. Tomsonas 1897 m. jis pademonstravo elektrono krūvio ir masės santykį, tačiau nei vieno, nei kito atskirai. Taigi to meto tyrinėtojai nusprendė atskirai atrasti vieną iš šių dviejų vertybių (mokestis ar masė), nes kitą galima lengvai apskaičiuoti pagal santykį, kurį atrado Tomsonas.

Antra, fizikams kilo klausimas, ar elektros krūvis yra a ištisinis arba diskretus dydis. Nepertraukiamas dydis yra tas, kuris turi begalines tarpines būsenas, tokias kaip svoris arba aukštį, kad mes galime užimti tiek skaičių po kablelio, kiek mums leidžia instrumentas, kuriuo matuojame. Priešingai, diskretus dydis yra tas, kurį galima padalyti iki galutinės ribos, kaip ir žmonių, dalyvaujančių vakarėlyje, skaičius (tai gali būti tik sveikųjų skaičių reikšmės (dvidešimt, penkiolika, šimtas)). Kai kurie fizikai, kaip ir Edisonas, manė, kad elektrono krūvis turi būti nuolatinis, tačiau Millikanas manė kitaip.

Todėl Millikano eksperimento tikslas buvo nuspręsti ne tik elektroninio mokesčio vertę, bet ir tai tai buvo diskretus dydis.

Šios fizinės konstantos svarba buvo tokia didelė, kad 1923 m. Millikanas, laimėjo Nobelio fizikos premiją, iš dalies dėl šio eksperimento ir jo komandos atliktų tyrimų bei fotoelektrinio efekto.

Norėdami pradėti savo eksperimentą, Millikanas suprojektavo aparatą su šias dalis:

• Purkštuvas. Šis instrumentas leido Millikanui gauti labai mažus lašus aliejaus (pagal mikrometrų eilę), reikalingus jo eksperimentui atlikti.
• Kompozicijos kamera kontroliuojama, kad būtų išvengta lašų sklaidos ir išorinio oro kišimosi.
• Dvi lygiagrečios plokštės, vienas teigiamai įkrautas, aukščiau, kitas neigiamai - žemiau. Viršutinėje plokštelėje yra skylė alyvos lašeliams praeiti ir jos yra sujungtos su nuolatiniu kelių tūkstančių voltų maitinimo šaltiniu.
• Tarp dviejų lygiagrečių plokščių Millikanas įdėjo a mikroskopas stebėti, kaip krenta maži lašeliai.

Millikanas praleido aliejų per purškiamą butelį, formuojant mažas molekules. Šios molekulės pateko į kamerą ir iš ten į teigiamai įkrautą plokštelę. Dabar jie turėjo pasirinkti lašą, kad galėtų dirbti. Rentgeno spinduliuotės dėka lašas įkraunamas praeinant pro skylę teigiamoje plokštelėje. Kai lašas pasiekė dviejų plokščių suformuoto tarpo viršų, tyrėjai koregavo elektrinį lauką, kol lašas liko ramybės būsenoje statinė pusiausvyra. Tai atsitiko, kai elektros jėga buvo lygi ir priešinga gravitacinei jėgai. Ši jėga, subalansavusi naftos lašelių kritimą, pagal apibrėžimą yra tokio pat dydžio ir priešinga elektrono krūviui.

Taigi pagrindinis šio eksperimento tikslas buvo priversti plaukti alyvos lašą, subalansuojant sunkio jėgą su pritaikyto lauko elektrinėmis jėgomis.

Kartodamas šį eksperimentą daug kartų ir naudodamas kelis skirtingo dydžio lašus, Millikanas ir jo komanda pasiekė rezultatą, kad elektros krūvis visada reikšmė, lygi elementinio krūvio sveikojo skaičiaus kartotinei: kad elektronas. Millikano ir jo komandos gauta vertė buvo 1,5924·10^-19 C; ši vertė neviršija vieno procento paklaidos nuo šiuo metu priimtos vertės, tai yra 1,602176487.10^-19 C.

Manoma, kad ši maža klaida atsirado dėl to, kad Millikanas kameros viduje naudoja netinkamą atmosferos klampos vertę. Be to, šis dydis pasirodė esąs diskretiškas, kaip numatė Millikanas ir priešingai, nei jis manė Edisonas.