Ugotovite, kaj je Millikanov poskus

The eksperiment millikan ali poskus o kapljicah olja sta izvedla fizik Robert Andrews Millikan in Harvey Fletcher leta 1909, da bi ugotovila elektronski naboj (čeprav so leta 1911 objavili posodobljeno in izboljšano različico poskusa začetno). Ta izkušnja še danes velja za enega najlepših poskusov v fiziki. V tej lekciji učitelja bomo videli kaj je eksperiment millikan Preprosto povedano, kaj je Millikan poskušal preučiti, ko ga je vzgojil in kaj je dejansko odkril. Če želite vedeti, iz česa je sestavljen ta eleganten eksperiment, berite naprej!

Določite električni naboj elektrona Za razvoj fizike je bil ključnega pomena, saj je ena temeljnih konstant te znanosti. Kot večina odkritij tudi Millikan ni odkril električnega naboja čez noč, temveč se je poslužil znanja in hipotez, ki so jih predlagali njegovi sodobniki.

Najprej je britanski fizik z imenom J. J. Thomson leta 1897 je dokazal razmerje med nabojem in maso elektrona, vendar nobenega od obeh ločeno. Tako so se takratni raziskovalci lotili odkriti ločeno eno od teh dveh vrednot (naboj ali masa), saj bi lahko drugega enostavno izračunali iz razmerja, ki ga je odkril Thomson.

Drugič, fiziki so se spraševali, ali je električni naboj a neprekinjena ali diskretna velikost. Neprekinjena količina je tista, ki ima neskončna vmesna stanja, kot je teža oz višine, da lahko vzamemo toliko decimalnih mest, kot nam omogoča instrument, s katerim merimo. V nasprotju s tem je diskretna količina tista, ki jo lahko razdelimo do končne meje, kot je na primer število ljudi, ki se udeležijo zabave (lahko ima le celoštevilske vrednosti (dvajset, petnajst, sto)). Nekateri fiziki, kot je Edison, so verjeli, da mora biti naboj na elektronu neprekinjen, vendar je Millikan verjel drugače.

Zato je bil cilj Millikanovega poskusa odločite se ne samo vrednost elektronskega polnjenja, ampak tudi to to je bila diskretna velikost.

Pomen te fizične konstante je bil tako velik, da je leta 1923 Millikan, dobitnik Nobelove nagrade za fiziko, deloma zaradi tega eksperimenta in študij, ki jih je njegova ekipa izvedla na njem in na fotoelektričnem učinku.

Za začetek eksperimenta je Millikan zasnoval aparat z naslednji deli:

• Razpršilec. Ta instrument je Millikanu omogočil, da je dobil zelo majhne kapljice olja (velikosti mikrometrov), potrebne za njegov poskus.
• Kompozicijska komora kontrolirano, da se prepreči razprševanje kapljic in motenje zunanjega zraka.
• Dve vzporedni plošči, ena pozitivno nabita, zgoraj in druga negativno, spodaj. Na zgornji plošči je luknja za prehod kapljic olja, obe pa sta povezani z neprekinjenim napajanjem več tisoč voltov.
• Med dvema vzporednima ploščama je Millikan postavil a mikroskop opazovati padec majhnih kapljic.

Millikan je olje spuščal skozi razpršilec, ki tvorijo majhne molekule. Te molekule so prešle v komoro in od tam na pozitivno nabito ploščo. Zdaj so morali izbrati kapljico za delo. Zahvaljujoč rentgenskemu obsevanju se je kapljica napolnila, ko je šla skozi luknjo v pozitivni plošči. Ko je kapljica dosegla vrh reže, ki sta jo oblikovali obe plošči, je raziskovalci so prilagajali električno polje, dokler kapljica ni ostala v mirovanju oz statično ravnovesje. To se je zgodilo, ko je bila električna sila enaka in nasprotna gravitacijski. Ta sila, ki je uravnotežila padec kapljice olja, je po definiciji enake velikosti in nasprotnega naboja kot naboj elektrona.

Osnovni cilj tega poskusa je bil torej pusti kapljico olja, uravnoteženje gravitacijske sile z električnimi silami uporabljenega polja.

Z večkratnim ponovitvijo tega poskusa in z več kapljicami različnih velikosti je Millikan s svojo ekipo prišel do rezultata, da električni naboj vedno traja vrednost, enaka celoštevilnemu večkratniku osnovnega naboja: to od elektrona. Vrednost, ki jo je pridobil Millikan in njegova ekipa, je bila 1,5924·10^-19 C; ta vrednost je znotraj odstotka napake od trenutno sprejete vrednosti, kar je 1,602176487.10^-19 C.

Verjame se, da je do te majhne napake prišlo, ker je Millikan uporabil napačno vrednost viskoznosti za atmosfero v komori. Poleg tega se je izkazalo, da ima ta velikost ločeno vrednost, kot je napovedal Millikan in v nasprotju s tem, kar je mislil Edison.