Dowiedz się, czym jest eksperyment Millikana

eksperyment milikan lub eksperyment kropli oleju został przeprowadzony przez fizyka Roberta Andrewsa Millikana i Harveya Fletchera w 1909 roku w celu określenia ładunek elektronu (chociaż w 1911 opublikowali zaktualizowaną i ulepszoną wersję eksperymentu) Inicjał). To doświadczenie do dziś uważane jest za jeden z najpiękniejszych eksperymentów w fizyce. W tej lekcji od NAUCZYCIELA zobaczymy czym jest eksperyment millikan Mówiąc najprościej, co Millikan próbował zbadać, kiedy to podniósł i co właściwie odkrył. Jeśli chcesz wiedzieć, na czym polega ten elegancki eksperyment, czytaj dalej!

Wyznacz ładunek elektryczny elektronu Było to istotne dla rozwoju fizyki, ponieważ jest jedną z podstawowych stałych tej nauki. Jak większość odkryć, Millikan nie odkrył ładunku elektrycznego z dnia na dzień, lecz wykorzystał wiedzę i hipotezy zaproponowane przez współczesnych.

Przede wszystkim brytyjski fizyk o nazwisku J. JOT. Thomson w 1897 zademonstrował zależność ładunku od masy elektronu, ale żadnego z nich osobno. Dlatego ówcześni badacze postanowili osobno odkryć jedną z tych dwóch wartości (ładunek lub masa), ponieważ drugi można łatwo obliczyć na podstawie zależności odkrytej przez Thomsona.

Po drugie, fizycy zastanawiali się, czy ładunek elektryczny był wielkość ciągła lub dyskretna. Ilość ciągła to taka, która ma nieskończone stany pośrednie, takie jak waga lub wysokość, na jaką możemy przyjąć tyle miejsc po przecinku, na ile pozwala nam instrument, którym mierzymy. W przeciwieństwie do tego, dyskretna wielkość to taka, którą można podzielić do skończonej granicy, jak przez przykład liczby osób, które biorą udział w imprezie (może przyjmować tylko wartości całkowite (dwadzieścia, piętnaście, sto)). Niektórzy fizycy, tacy jak Edison, uważali, że ładunek elektronu powinien być ciągły, ale Millikan uważał inaczej.

Dlatego celem eksperymentu Millikana było: zdecydować nie tylko wartość opłaty elektronicznej, ale także to była to wielkość dyskretna.

Znaczenie tej stałej fizycznej było tak duże, że w 1923 roku Millikan, laureat Nagrody Nobla z fizyki, po części z powodu tego eksperymentu i badań przeprowadzonych przez jego zespół oraz nad efektem fotoelektrycznym.

Aby rozpocząć swój eksperyment, Millikan zaprojektował aparat z następujące części:

• Rozpylacz. Instrument ten pozwolił Millikanowi uzyskać bardzo małe krople oleju (rzędu mikrometrów), niezbędne do przeprowadzenia jego eksperymentu.
• Komora składu kontrolowane, aby uniknąć rozpraszania kropli i ingerencji powietrza zewnętrznego.
• Dwie równoległe płyty, jeden naładowany dodatnio powyżej, a drugi ujemnie poniżej. W górnej płycie znajduje się otwór, przez który przepływają krople oleju, a obie są podłączone do stałego źródła zasilania o napięciu kilku tysięcy woltów.
• Pomiędzy dwiema równoległymi płytkami Millikan umieścił mikroskop obserwować spadek małych kropel.

Millikan przepuszczał olej przez atomizer, tworzenie małych cząsteczek. Cząsteczki te przeszły do ​​komory, a stamtąd do dodatnio naładowanej płytki. Teraz musieli wybrać kroplę, z którą będą pracować. Dzięki naświetlaniu promieniami rentgenowskimi kropla została naładowana, gdy przeszła przez otwór w płycie dodatniej. Gdy kropla dotarła do szczytu szczeliny utworzonej przez dwie płyty, naukowcy dostosowywali pole elektryczne, aż kropla pozostała w spoczynku lub statyczna równowaga. Stało się tak, gdy siła elektryczna była równa i przeciwna do siły grawitacji. Siła, która zrównoważyła opadanie kropli oleju, z definicji ma tę samą wielkość i ładunek przeciwny do ładunku elektronu.

Tak więc podstawowym celem tego eksperymentu było: sprawić, by kropla oleju unosiła się na wodzie, równoważenie siły grawitacji z siłami elektrycznymi przyłożonego pola.

Powtarzając ten eksperyment wiele razy i z wieloma kroplami o różnych rozmiarach, Millikan i jego zespół doszli do wniosku, że ładunek elektryczny zawsze przyjmuje wartość równa całkowitej wielokrotności ładunku elementarnego: to z elektron. Wartość uzyskana przez Millikana i jego zespół była 1,5924·10^-19 DO; ta wartość mieści się w granicach jednego procenta błędu aktualnie akceptowanej wartości, która wynosi 1,602176487.10^-19 do.

Uważa się, że ten mały błąd jest spowodowany użyciem przez Millikan niewłaściwej wartości lepkości dla atmosfery wewnątrz komory. Co więcej, ta wielkość okazała się mieć dyskretną wartość, jak przewidział Millikan i wbrew temu, co sądził Edison.