Experiment s kvapkami oleja Millikan

Theresa Knott / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0

Experiment Roberta Millikana s kvapkami oleja meral náboj elektrón . Experiment sa uskutočnil rozprašovaním hmly kvapiek oleja do komory nad kovovými platňami. Výber oleja bol dôležitý, pretože väčšina olejov by sa vyparila pod teplom svetelného zdroja, čo spôsobilo, že kvapka počas experimentu zmenila hmotnosť. Olej pre vákuové aplikácie bol dobrou voľbou, pretože mal veľmi nízky tlak pár. Kvapky oleja by sa mohli elektricky nabiť trením, keď boli striekané cez trysku, alebo by sa mohli nabiť vystavením ionizujúcemu žiarenia . Nabité kvapôčky by sa dostali do priestoru medzi rovnobežnými doskami. Ovládanie elektrického potenciálu na doskách by spôsobilo, že kvapky stúpajú alebo klesajú.

Výpočty pre experiment

F_d= 6 predch₁

kde r je polomer kvapky, η je viskozita vzduchu a v₁je konečná rýchlosť kvapky.

Hmotnosť W kvapky oleja je objem V vynásobený hustotou ρ a gravitačným zrýchlením g.

Zdanlivá hmotnosť poklesu vzduchu je skutočná hmotnosť mínus zdvih (rovnajúci sa hmotnosti vzduchu vytlačeného kvapkou oleja). Ak sa predpokladá, že kvapka je dokonale guľová, potom je možné vypočítať zdanlivú hmotnosť:

W = 4/3 πr³g (p - str_vzduchu)

Kvapka sa nezrýchľuje pri konečnej rýchlosti, takže celková sila, ktorá na ňu pôsobí, musí byť nulová, takže F = W. Za tejto podmienky:

r^dva= 9ηv₁/ 2 g (r - r_vzduchu)

r sa vypočíta, takže W sa dá vyriešiť. Keď je napätie zapnuté, elektrická sila na pokles je:

F_A= qE

kde q je náboj na kvapke oleja a E je elektrický potenciál naprieč platňami. Pre paralelné dosky:

E = V/d

kde V je napätie a d je vzdialenosť medzi doskami.

Náboj na kvapke je určený zvýšením Napätie mierne tak, že kvapka oleja stúpa rýchlosťou v_dva:

qE - W = 6predch_dva

qE - W = Wv_dva/v₁