Eksperiment Millikan Oil Drop

Theresa Knott / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0

Eksperiment Roberta Millikana s kapljico olja je izmeril naboj elektron . Poskus je bil izveden z razprševanjem meglice oljnih kapljic v komoro nad kovinskimi ploščami. Izbira olja je bila pomembna, ker bi večina olj izhlapela pod toploto svetlobnega vira, zaradi česar bi kapljica med poskusom spreminjala maso. Olje za vakuumske aplikacije je bila dobra izbira, ker je imelo zelo nizek parni tlak. Kapljice olja bi lahko postale električno nabite zaradi trenja, ko bi bile razpršene skozi šobo, ali bi se lahko nabile, če bi jih izpostavili ionizirajočim sevanje . Nabite kapljice bi vstopile v prostor med vzporednima ploščama. Nadzorovanje električnega potenciala na ploščah bi povzročilo, da bi se kapljice dvignile ali spustile.

Izračuni za poskus

F_d= 6 pred₁

kjer je r polmer padca, η viskoznost zraka in v₁je končna hitrost padca.

Teža kapljice olja W je prostornina V, pomnožena z gostoto ρ in gravitacijskim pospeškom g.

Navidezna teža kapljice v zraku je dejanska teža minus sunek navzgor (enaka teži zraka, ki ga izpodrine kapljica olja). Če domnevamo, da je padec popolnoma sferičen, lahko izračunamo navidezno težo:

Š = 4/3 πr³g (p - str_zrak)

Padec se ne pospešuje s končno hitrostjo, zato mora biti skupna sila, ki deluje nanj, enaka nič, tako da je F = W. Pod tem pogojem:

r^dva= 9ηv₁/ 2g (r - r_zrak)

r se izračuna tako, da je W mogoče rešiti. Ko je napetost vključena, je električna sila na kapljico:

F_IN= qE

kjer je q naboj na kapljici olja in E je električni potencial na ploščah. Za vzporedne plošče:

E = V/d

kjer je V napetost in d razdalja med ploščama.

Naboj na kapljici se določi s povečanjem Napetost rahlo, tako da se kapljica olja dvigne s hitrostjo v_dva:

qE - W = 6prev_dva

qE - W = Wv_dva/in₁