Eksperyment kropli oleju Millikan

Theresa Knott / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0

Eksperyment kropli oleju Roberta Millikana zmierzył ładunek elektron . Eksperyment przeprowadzono przez rozpylenie mgiełki kropel oleju do komory nad metalowymi płytami. Wybór oleju był ważny, ponieważ większość olejków parowała pod wpływem ciepła źródła światła, powodując zmianę masy kropli przez cały eksperyment. Olej do zastosowań próżniowych był dobrym wyborem, ponieważ miał bardzo niską prężność par. Krople oleju mogą zostać naładowane elektrycznie w wyniku tarcia podczas rozpylania przez dyszę lub mogą zostać naładowane poprzez poddanie ich działaniu jonizacji promieniowanie . Naładowane kropelki dostałyby się w przestrzeń między równoległymi płytami. Kontrolowanie potencjału elektrycznego na płytach powodowałoby unoszenie się lub opadanie kropelek.

Obliczenia dla eksperymentu

F_d= 6 poprzedni₁

gdzie r to promień kropli, η to lepkość powietrza, a v₁jest końcową prędkością kropli.

Ciężar kropli oleju W to objętość V pomnożona przez gęstość ρ i przyspieszenie ziemskie g.

Pozorna waga kropli powietrza to waga rzeczywista minus wypór (równy ciężarowi powietrza wypartego przez kroplę oleju). Jeśli założymy, że kropla jest idealnie kulista, to pozorną masę można obliczyć:

W = 4/3 πr³g (p - p_powietrze)

Kropla nie przyspiesza z prędkością końcową, więc całkowita siła działająca na nią musi wynosić zero, tak aby F = W. W tym warunku:

r^dwa= 9ηv₁/ 2g(r - r_powietrze)

r jest obliczane, więc W można rozwiązać. Po włączeniu napięcia siła elektryczna na spadku wynosi:

F_ORAZ= qE

gdzie q to ładunek kropli oleju, a E to potencjał elektryczny na płytkach. W przypadku płyt równoległych:

E = V/d

gdzie V to napięcie, a d to odległość między płytami.

Ładunek na kropli jest określany przez zwiększenie Napięcie nieznacznie, aby kropla oleju rosła z prędkością v_dwa:

qE - W = 6prev_dwa

qE - W = Wv_dwa/w₁