Descubra o que é o experimento Millikan

O experimento millikan ou experimento de gota de óleo foi realizada pelo físico Robert Andrews Millikan e Harvey Fletcher em 1909 para determinar o carga de elétrons (embora em 1911 eles publicaram uma versão atualizada e melhorada do experimento inicial). Essa experiência ainda hoje é considerada um dos mais belos experimentos da física. Nesta lição de um PROFESSOR, veremos qual é o experimento Millikan Simplificando, o que Millikan estava tentando estudar quando o criou e o que ele realmente descobriu. Se você quiser saber em que consiste esse experimento elegante, continue lendo!

Determine a carga elétrica do elétron Foi vital para o desenvolvimento da física, pois é uma das constantes fundamentais desta ciência. Como a maioria das descobertas, Millikan não descobriu a carga elétrica da noite para o dia, mas, em vez disso, fez uso de conhecimentos e hipóteses propostas por seus contemporâneos.

Em primeiro lugar, um físico britânico chamado J. J. Thomson em 1897, ele havia demonstrado a relação carga-massa do elétron, mas nenhum dos dois separadamente. Assim, os pesquisadores da época se propuseram a descobrir separadamente um desses dois valores (carga ou massa), uma vez que a outra poderia ser facilmente calculada a partir da relação descoberta por Thomson.

Em segundo lugar, os físicos se perguntaram se a carga elétrica era um magnitude contínua ou discreta. Uma quantidade contínua é aquela que tem estados intermediários infinitos, como peso ou a altura, que podemos tomar tantas casas decimais quanto o instrumento com que medimos nos permite. Em contraste, uma quantidade discreta é aquela que pode ser dividida até um limite finito, como por exemplo, o número de pessoas que comparecem a uma festa (só pode assumir valores inteiros (vinte, quinze, cem)). Alguns físicos, como Edison, acreditavam que a carga no elétron deveria ser contínua, mas Millikan acreditava no contrário.

Portanto, o objetivo do experimento de Millikan era decidir não só o valor da cobrança eletrônica, mas também aquele era uma magnitude discreta.

A importância desta constante física era tão grande que, em 1923, Millikan, ganhou o Prêmio Nobel de Física, em parte devido a esse experimento e aos estudos que sua equipe realizou a partir dele e sobre o efeito fotoelétrico.

Para começar seu experimento, Millikan projetou um aparelho com o seguintes partes:

• Atomizador. Este instrumento permitiu a Millikan obter gotas muito pequenas de óleo (da ordem dos micrômetros), necessárias para o seu experimento funcionar.
• Câmara de composição controlada, para evitar a dispersão das gotas e a interferência do ar exterior.
• Duas placas paralelas, um carregado positivamente, acima, e outro negativamente, abaixo. A placa superior tem um orifício para a passagem das gotas de óleo e ambas estão conectadas a uma fonte de alimentação contínua de vários milhares de volts.
• Entre as duas placas paralelas, Millikan colocou um microscópio para ver as pequenas gotas caírem.

Millikan passou o óleo pelo borrifador, formando pequenas moléculas. Essas moléculas passaram para a câmara e de lá para a placa carregada positivamente. Agora eles tinham que escolher uma gota para trabalhar. Graças à irradiação de raios X, a gota ficou carregada ao passar pelo orifício da placa positiva. Assim que a gota atingiu o topo da lacuna formada pelas duas placas, o pesquisadores ajustaram o campo elétrico até que a gota permanecesse em repouso ou equilíbrio estático. Isso acontecia quando a força elétrica era igual e oposta à gravitacional. Essa força que equilibrou a queda da gota de óleo é, por definição, da mesma magnitude e carga oposta à carga do elétron.

Portanto, o objetivo básico deste experimento era fazer a gota de óleo flutuar, equilibrar a força da gravidade com as forças elétricas do campo aplicado.

Ao repetir esta experiência muitas vezes e com várias gotas de tamanhos diferentes, Millikan e sua equipe chegaram ao resultado de que a carga elétrica sempre leva um valor igual a um múltiplo inteiro de uma carga elementar: a do elétron. O valor obtido por Millikan e sua equipe foi 1,5924·10^-19 C; este valor está dentro de um erro por cento do valor aceito atualmente, que é 1,602176487.10^-19 C.

Acredita-se que esse pequeno erro seja devido ao fato de Millikan usar o valor de viscosidade incorreto para a atmosfera dentro da câmara. Além disso, essa magnitude acabou tendo um valor discreto, como Millikan havia previsto e ao contrário do que ele pensava Edison.