ค้นหาว่าการทดลองของมิลลิแกนคืออะไร
รูปภาพ: Google Sites
การทดลองมิลลิแกน หรือ การทดลองหยดน้ำมัน ดำเนินการโดยนักฟิสิกส์ Robert Andrews Millikan และ Harvey Fletcher ในปี 1909 เพื่อกำหนด ประจุอิเล็กตรอน (แม้ว่าในปี พ.ศ. 2454 พวกเขาได้เผยแพร่การทดลองที่ได้รับการปรับปรุงและปรับปรุงแล้ว เบื้องต้น) ประสบการณ์นี้ยังถือว่าเป็นหนึ่งในการทดลองฟิสิกส์ที่สวยงามที่สุดในปัจจุบัน ในบทเรียนนี้จากครู เราจะเห็น การทดลองมิลลิแกนคืออะไร พูดง่ายๆ ก็คือ สิ่งที่มิลลิแกนพยายามศึกษาเมื่อเขาเลี้ยงดูมันและสิ่งที่เขาค้นพบจริงๆ หากคุณต้องการทราบว่าการทดลองที่หรูหรานี้ประกอบด้วยอะไรบ้าง อ่านต่อ!
กำหนดประจุไฟฟ้าของอิเล็กตรอน มันมีความสำคัญต่อการพัฒนาฟิสิกส์เนื่องจากเป็นหนึ่งในค่าคงที่พื้นฐานของวิทยาศาสตร์นี้ เช่นเดียวกับการค้นพบส่วนใหญ่ Millikan ไม่ได้ค้นพบประจุไฟฟ้าในชั่วข้ามคืน แต่กลับใช้ความรู้และสมมติฐานที่เสนอโดยผู้ร่วมสมัยของเขาแทน
ก่อนอื่น นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษชื่อ J. เจ ทอมสัน ในปี พ.ศ. 2440 เขาได้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างประจุกับมวลของอิเล็กตรอน แต่ไม่มีทั้งสองอย่างแยกจากกัน ดังนั้นผู้วิจัยในสมัยนั้นจึงออกเดินทางเพื่อค้นหาค่าหนึ่งในสองค่านี้แยกจากกัน (ประจุหรือมวล) เนื่องจากอีกอันสามารถคำนวณได้ง่ายจากความสัมพันธ์ที่ค้นพบโดย ทอมสัน.
ประการที่สอง นักฟิสิกส์สงสัยว่าประจุไฟฟ้าเป็น a. หรือไม่ ขนาดต่อเนื่องหรือไม่ต่อเนื่อง. ปริมาณต่อเนื่องคือปริมาณที่มีสถานะขั้นกลางเป็นอนันต์ เช่น น้ำหนักหรือ ความสูงที่เราสามารถใช้ตำแหน่งทศนิยมได้มากเท่ากับเครื่องมือที่เราวัดได้ ในทางตรงกันข้าม ปริมาณที่ไม่ต่อเนื่องคือปริมาณที่สามารถแบ่งออกได้ถึงขีดจำกัดจำกัด ดังเช่นโดย ตัวอย่าง จำนวนคนที่ไปงานเลี้ยง (เอาเฉพาะค่าจำนวนเต็มเท่านั้น (ยี่สิบ, สิบห้า, หนึ่งร้อย)). นักฟิสิกส์บางคนเช่น Edison เชื่อว่าประจุของอิเล็กตรอนควรจะต่อเนื่อง แต่ Millikan เชื่ออย่างอื่น
ดังนั้นเป้าหมายของการทดลองของมิลลิแกนคือ ตัดสินใจ ไม่เพียงแต่มูลค่าของประจุไฟฟ้าเท่านั้นแต่ยังรวมถึงด้วย มันเป็นขนาดที่ไม่ต่อเนื่อง
ความสำคัญของค่าคงที่ทางกายภาพนี้ยิ่งใหญ่มากจนในปี 1923 Millikan ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ส่วนหนึ่งเป็นเพราะการทดลองนี้และการศึกษาที่ทีมของเขาทำการทดลองและผลของโฟโตอิเล็กทริก
ภาพ: Slideplayer
เพื่อเริ่มต้นการทดลองของเขา Millikan ได้ออกแบบเครื่องมือด้วย ส่วนต่อไปนี้:
- เครื่องฉีดน้ำ. เครื่องมือนี้อนุญาตให้ Millikan ได้หยดน้ำมันเพียงเล็กน้อย (ตามลำดับไมโครเมตร) ซึ่งจำเป็นสำหรับการทดลองของเขา
- ห้ององค์ประกอบ ควบคุมเพื่อหลีกเลี่ยงการกระจายของหยดและการรบกวนของอากาศภายนอก
- แผ่นขนานสองแผ่นหนึ่งประจุบวก เหนือ และอีกประจุลบ ด้านล่าง แผ่นด้านบนมีรูสำหรับหยดน้ำมันผ่านและทั้งสองเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่องหลายพันโวลต์
- ระหว่างแผ่นขนานสองแผ่น มิลลิแกนใส่ a กล้องจุลทรรศน์ เพื่อสังเกตการร่วงหล่นของหยดเล็กๆ
Millikan กำลังขับน้ำมันผ่านเครื่องฉีดน้ำ เกิดเป็นโมเลกุลขนาดเล็ก. โมเลกุลเหล่านี้ผ่านเข้าไปในห้องและจากที่นั่นไปยังจานที่มีประจุบวก ตอนนี้พวกเขาต้องเลือกหยดที่จะทำงานด้วย ต้องขอบคุณการฉายรังสีเอกซ์ การตกหล่นจึงถูกชาร์จเมื่อผ่านรูในเพลตบวก เมื่อหยดถึงส่วนบนของช่องว่างที่เกิดจากแผ่นเปลือกโลกทั้งสองแผ่น นักวิจัยปรับสนามไฟฟ้าจนหยดหยุดนิ่งหรือ สมดุลสถิต สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อแรงไฟฟ้าเท่ากันและตรงข้ามกับแรงโน้มถ่วง แรงที่ทำให้การตกของหยดน้ำมันสมดุล โดยนิยามแล้ว ว่ามีขนาดเท่ากันและมีประจุตรงข้ามกับประจุของอิเล็กตรอน
ดังนั้นเป้าหมายพื้นฐานของการทดลองนี้คือ ให้หยดน้ำมันลอย สมดุลแรงโน้มถ่วงกับแรงไฟฟ้าของสนามที่ใช้
ภาพ: BBVA
โดยทำการทดลองนี้ซ้ำหลายครั้งและด้วยขนาดต่างๆ กันหลายหยด Millikan และทีมของเขาได้ผลลัพธ์ว่าประจุไฟฟ้ามักจะใช้ ค่าเท่ากับจำนวนเต็มคูณของประจุพื้นฐาน: ของ อิเล็กตรอน. ค่าที่ได้รับจากมิลลิแกนและทีมของเขาคือ 1,5924·10-19 ค; ค่านี้มีข้อผิดพลาดภายในหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของค่าที่ยอมรับในปัจจุบัน ซึ่งก็คือ 1,602176487.10-19 ค.
ข้อผิดพลาดเล็กน้อยนี้เชื่อกันว่าเกิดจากการที่มิลลิแกนใช้ค่าความหนืดที่ไม่ถูกต้องสำหรับบรรยากาศภายในห้องเพาะเลี้ยง ยิ่งกว่านั้น ขนาดนี้กลับกลายเป็นค่าที่ไม่ต่อเนื่องดังที่มิลลิแกนทำนายไว้และขัดกับที่เขาคิด เอดิสัน.
