Откријте шта је Милликанов експеримент

Тхе милликан експеримент или експеримент са капљицама уља извели су физичар Роберт Андревс Милликан и Харвеи Флетцхер 1909. да би утврдили наелектрисање електрона (иако су 1911. објавили ажурирану и побољшану верзију експеримента почетни). Ово искуство се и данас сматра једним од најлепших експеримената у физици. У овој лекцији од УЧИТЕЉА ћемо видети шта је Милликанов експеримент Једноставно речено, шта је Милликан покушавао да проучи када га је подигао и шта је заправо открио. Ако желите да знате од чега се састоји овај елегантни експеримент, читајте даље!

Одредити електрични набој електрона Било је од виталног значаја за развој физике, јер је једна од основних константи ове науке. Као и већина открића, Милликан није открио електрични набој преко ноћи, већ се служио знањем и хипотезама које су предложили његови савременици.

Пре свега, британски физичар по имену Ј. Ј. Тхомсон 1897. демонстрирао је однос наелектрисања и масе електрона, али ниједан од њих двојице одвојено. Стога су истраживачи тог времена кренули да одвојено открију једну од ове две вредности (наелектрисање или маса), јер би се други могао лако израчунати на основу односа који је открио Тхомсон.

Друго, физичари су се питали да ли је електрични набој а континуиране или дискретне величине. Непрекидна величина је она која има бесконачно средња стања, попут тежине или висине, да можемо узети онолико децималних места колико нам дозвољава инструмент којим меримо. Насупрот томе, дискретна величина је она која се може поделити до коначне границе, као по на пример број људи који присуствују забави (може узети само целобројне вредности (двадесет, петнаест, сто)). Неки физичари, попут Едисона, веровали су да наелектрисање електрона треба бити континуирано, али Милликан је веровао другачије.

Стога је циљ Милликановог експеримента био одлучити не само вредност електронског пуњења већ и то била је то дискретна величина.

Значај ове физичке константе био је толико велик да је 1923. год. Милликан, добитник је Нобелове награде за физику, делом због овог експеримента и студија које је његов тим спровео на њему и на фотоелектричном ефекту.

Да би започео свој експеримент, Милликан је дизајнирао апарат са следећи делови:

• Атомизер. Овај инструмент омогућио је Милликану да добије врло мале капи уља (величине микрометара), неопходне за рад његовог експеримента.
• Композициона комора контролисано, како би се избегло ширење капи и ометање спољашњег ваздуха
• Две паралелне плоче, један позитивно набијен, горе, а други негативно, доле. На горњој плочи је рупа за пролазак капљица уља и обе су повезане на непрекидно напајање од неколико хиљада волти.
• Између две паралелне плоче, Милликан је ставио а микроскоп да посматрају пад малих капљица.

Милликан је пролазио уље кроз распршивач, формирајући мале молекуле. Ови молекули су прешли у комору, а одатле на позитивно наелектрисану плочу. Сада су морали да одаберу кап за рад. Захваљујући рендгенском зрачењу, капљица се наелектрисала када је прошла кроз рупу на позитивној плочи. Баш кад је пад дошао до врха празнине коју су формирале две плоче, истраживачи су подешавали електрично поље све док кап није остао да мирује или статичка равнотежа. То се догодило када је електрична сила била једнака и супротна гравитационој. Ова сила која је уравнотежила пад капљице уља је по дефиницији исте величине и супротног наелектрисања наелектрисању електрона.

Дакле, основни циљ овог експеримента био је нека кап уља плута, уравнотежујући силу гравитације са електричним силама примењеног поља.

Понављањем овог експеримента више пута и са више капи различитих величина, Милликан и његов тим дошли су до резултата да електрично пуњење увек траје вредност једнака целобројном вишекратнику елементарног наелектрисања: да од електрона. Вредност коју су добили Милликан и његов тим била је 1,5924·10^-19 Ц; ова вредност је унутар грешке од једног процента од тренутно прихваћене вредности, која је 1,602176487.10^-19 Ц..

Верује се да је до ове мале грешке дошло због тога што је Милликан користио погрешну вредност вискозности за атмосферу унутар коморе. Даље, испоставило се да је ова величина имала дискретну вредност, као што је Милликан предвидео и супротно ономе што је мислио Едисон.