Uzziniet, kas ir Millikana eksperiments

The milikāņu eksperiments vai eļļas piliena eksperiments veica fiziķis Roberts Endrjūs Millikans un Hārvijs Flečers 1909. gadā, lai noteiktu elektronu lādiņš (lai gan 1911. gadā viņi publicēja atjauninātu un uzlabotu eksperimenta versiju sākotnējais). Šī pieredze joprojām tiek uzskatīta par vienu no skaistākajiem eksperimentiem fizikā. Šajā skolotāja stundā mēs to redzēsim kāds ir milikāņu eksperiments Vienkārši sakot, ko Millikans centās izpētīt, kad to pacēla un ko viņš patiesībā atklāja. Ja vēlaties uzzināt, no kā sastāv šis elegantais eksperiments, lasiet tālāk!

Nosakiet elektrona elektrisko lādiņu Tas bija vitāli svarīgi fizikas attīstībai, jo tā ir viena no šīs zinātnes pamatkonstantēm. Tāpat kā vairums atklājumu, arī Millikans nakts laikā neatklāja elektrisko lādiņu, tā vietā izmantoja laikabiedru piedāvātās zināšanas un hipotēzes.

Pirmkārt, britu fiziķis Dž. Dž. Tomsons 1897. gadā viņš bija parādījis elektrona lādiņa un masas attiecības, taču nevienu no abiem atsevišķi. Tā laika pētnieki nolēma atsevišķi atklāt vienu no šīm divām vērtībām (maksa vai masa), jo otru varēja viegli aprēķināt pēc attiecībām, kuras atklāja Tomsons.

Otrkārt, fiziķiem radās jautājums, vai elektriskais lādiņš ir a nepārtraukta vai diskrēta lieluma. Nepārtraukts daudzums ir tāds, kuram ir bezgalīgi starpstāvokļi, piemēram, svars vai augstums, ka mēs varam ieņemt tik daudz zīmes aiz komata, cik mums atļauj mērinstruments. Turpretī diskrēts daudzums ir tāds, kuru var sadalīt līdz galīgai robežai, piemēram, ar piemērs to cilvēku skaits, kuri apmeklē ballīti (tajā var būt tikai veselas vērtības (divdesmit, piecpadsmit, simts)). Daži fiziķi, piemēram, Edisons, uzskatīja, ka elektrona lādiņam jābūt nepārtrauktam, bet Millikans uzskatīja citādi.

Tāpēc Millikana eksperimenta mērķis bija izlemt ne tikai elektroniskās maksas vērtība, bet arī tā tas bija diskrēts lielums.

Šīs fiziskās konstantas nozīme bija tik liela, ka 1923. gadā Millikans, ieguvis Nobela prēmiju fizikā, daļēji šī eksperimenta un viņa komandas veikto pētījumu dēļ un par fotoelektrisko efektu.

Lai sāktu eksperimentu, Millikans izstrādāja aparātu ar nākamās daļas:

• Atomizer. Šis instruments ļāva Millikānam iegūt ļoti mazus eļļas pilienus (pēc mikrometru kārtas), kas nepieciešami viņa eksperimenta darbībai.
• Kompozīcijas kamera kontrolēt, lai izvairītos no pilienu izkliedes un ārējā gaisa iejaukšanās.
• Divas paralēlas plāksnes, viens pozitīvi uzlādēts, augšā un otrs negatīvi, zemāk. Augšējā plāksnē ir caurums eļļas pilienu izlaišanai, un abi ir savienoti ar nepārtrauktu vairāku tūkstošu voltu barošanas avotu.
• Starp divām paralēlajām plāksnēm Millikans ielika a mikroskops novērot mazo pilienu krišanu.

Millikans izlaida eļļu caur izsmidzinātāju, veidojot mazas molekulas. Šīs molekulas nokļuva kamerā un no turienes uz pozitīvi uzlādētu plāksni. Tagad viņiem bija jāizvēlas piliens, ar kuru strādāt. Pateicoties rentgena apstarošanai, piliens uzlādējās, kad tas iziet cauri pozitīvās plāksnes caurumam. Tieši tad, kad piliens sasniedza augšējo atstarpi, ko veidoja abas plāksnes, pētnieki noregulēja elektrisko lauku, līdz piliens palika miera stāvoklī vai statiskais līdzsvars. Tas notika, kad elektriskais spēks bija vienāds un pretējs gravitācijas spēkam. Šis spēks, kas līdzsvaroja eļļas pilienu kritumu, pēc definīcijas ir tāda paša lieluma un pretēja lādiņa elektrona lādiņam.

Tātad šī eksperimenta pamatmērķis bija padarīt eļļas pilienu peldošu, līdzsvarojot smaguma spēku ar pielietotā lauka elektriskajiem spēkiem.

Atkārtojot šo eksperimentu daudzas reizes un ar vairākiem dažāda lieluma pilieniem, Millikans un viņa komanda nonāca pie tā, ka elektriskā lādiņa vienmēr prasa vērtība, kas vienāda ar elementāra lādiņa veselu skaitli: ka elektrons. Millikana un viņa komandas iegūtā vērtība bija 1,5924·10^-19 C; šī vērtība ir viena procenta kļūdas robežās no pašreiz pieņemtās vērtības, kas ir 1,602176487.10^-19 C.

Tiek uzskatīts, ka šī nelielā kļūda ir saistīta ar to, ka Millikans kameras iekšienē izmanto nepareizu atmosfēras viskozitātes vērtību. Turklāt šim lielumam izrādījās diskrēta vērtība, kā Millikans bija paredzējis un pretēji tam, ko viņš domāja Edisons.