Zistite, čo je Millikanov experiment

The millikan experiment alebo experiment s kvapkami oleja vykonali fyzik Robert Andrews Millikan a Harvey Fletcher v roku 1909 s cieľom zistiť elektrónový náboj (aj keď v roku 1911 zverejnili aktualizovanú a vylepšenú verziu experimentu počiatočné). Táto skúsenosť sa dodnes považuje za jeden z najkrajších experimentov vo fyzike. V tejto lekcii od UČITEĽA uvidíme čo je Millikan experiment Jednoducho povedané, čo sa Millikan pokúšal študovať, keď to vychoval, a čo vlastne objavil. Ak chcete vedieť, z čoho pozostáva tento elegantný experiment, čítajte ďalej!

Určte elektrický náboj elektrónu Bolo to nevyhnutné pre rozvoj fyziky, pretože je jednou zo základných konštánt tejto vedy. Rovnako ako väčšina objavov, ani Millikan neobjavil elektrický náboj cez noc, ale namiesto toho využil poznatky a hypotézy navrhnuté jeho súčasníkmi.

Najskôr britský fyzik J. J. Thomson v roku 1897 preukázal vzťah náboja a hmotnosti elektrónu, ale ani jedného z nich zvlášť. Vtedajší vedci sa teda pustili do samostatného objavovania jednej z týchto dvoch hodnôt (náboj alebo hmotnosť), pretože druhý sa dal ľahko vypočítať zo vzťahu objaveného Thomson.

Po druhé, fyzici sa pýtali, či je elektrický náboj a spojitá alebo diskrétna veľkosť. Spojité množstvo je také, ktoré má nekonečné stredné stavy, napríklad hmotnosť alebo výška, ktorú môžeme brať na toľko desatinných miest, koľko nám umožňuje prístroj, s ktorým meriame. Naproti tomu diskrétna veličina je taká, ktorú možno rozdeliť až na konečný limit napríklad počet ľudí, ktorí sa zúčastňujú večierku (môže mať iba celočíselné hodnoty (dvadsať, pätnásť, sto)). Niektorí fyzici, napríklad Edison, verili, že náboj na elektróne by mal byť spojitý, ale Millikan veril inak.

Preto bol cieľ Millikanovho experimentu rozhodnúť nielen hodnota elektronického poplatku, ale aj to bola to diskrétna veľkosť.

Dôležitosť tejto fyzikálnej konštanty bola taká veľká, že v roku 1923 Millikan, získal Nobelovu cenu za fyziku, čiastočne vďaka tomuto experimentu a štúdiám, ktoré z neho a jeho fotoelektrického javu uskutočnil tím.

Na zahájenie experimentu navrhol Millikan prístroj s nasledujúce časti:

• Atomizér. Tento prístroj umožnil spoločnosti Millikan získať veľmi malé kvapky oleja (rádovo mikrometre) potrebné na to, aby jeho experiment fungoval.
• Skladacia komora kontrolované, aby sa zabránilo rozptýleniu kvapiek a interferencii vonkajšieho vzduchu.
• Dve rovnobežné platne, jeden kladne nabitý, zhora, druhý záporne, nižší. Horná doska má otvor pre priechod kvapiek oleja a obe sú pripojené k nepretržitému napájaniu niekoľko tisíc voltov.
• Medzi dve rovnobežné platne vložil Millikan a mikroskop sledovať, ako padajú malé kvapky.

Millikan prešiel olejom cez rozprašovač, tvoriace malé molekuly. Tieto molekuly prešli do komory a odtiaľ na pozitívne nabitú dosku. Teraz si museli zvoliť kvapku, s ktorou budú pracovať. Vďaka röntgenovému ožiareniu sa kvapka nabila, keď prechádzala cez otvor v pozitívnej doštičke. Rovnako ako pokles dosiahol vrchol medzery tvorenej dvoma doskami, vedci upravovali elektrické pole, kým kvapka nezostala v pokoji alebo statická rovnováha. Stalo sa to, keď bola elektrická sila rovnaká a opačná ako gravitačná. Táto sila, ktorá vyvážila pokles olejovej kvapky, má podľa definície rovnakú veľkosť a opačný náboj ako náboj elektrónu.

Základným cieľom tohto experimentu teda bolo aby kvapka oleja plávala, vyrovnávanie gravitačnej sily s elektrickými silami použitého poľa.

Mnohokrát opakovaním tohto experimentu as niekoľkými kvapkami rôznych veľkostí dospel Millikan a jeho tím k výsledku, že elektrický náboj vždy trvá hodnota rovná sa celočíselnému násobku základného náboja: to z elektrón. Hodnota, ktorú získal Millikan a jeho tím, bola 1,5924·10^-19 C; táto hodnota je v rozmedzí jedného percenta chyby od aktuálne akceptovanej hodnoty, čo je 1,602176487.10^-19 C..

Predpokladá sa, že táto malá chyba je spôsobená tým, že Millikan použil nesprávnu hodnotu viskozity pre atmosféru vo vnútri komory. Ďalej sa ukázalo, že táto veľkosť mala diskrétnu hodnotu, ako predpovedal Millikan a v rozpore s tým, čo si myslel Edison.