University of Chicago (Čeština)
V listopadu 30, 2006, jako součást své iniciativy historických památek, Americká fyzická společnost představila plaketu na University of Chicago, na počest Roberta a. Millikana., Millikanův obdržel Nobelovu Cenu v roce 1923 v uznání dvou významných úspěchů: měření náboje elektronu ve své slavné olej-drop experiment (viz „Tento Měsíc ve Fyzice Historie,“ AP News, srpen/září 2006), a ověření Einstein“je predikce vztahu mezi světla frekvenci a elektronové energie v fotoelektrického jevu, jev, při kterém elektrony jsou emitovány z hmoty po absorpci energie z elektromagnetického záření, např. rentgenové záření nebo viditelného světla.,
převažující teorie v pozdní 19. století, jak účtovat byl vyroben, rozhodl, že poplatek byl typ „napětí na éter,“ něco, co by mohlo růst nebo zmenšovat bez omezení. Faradayovy zákony elektrolýzy, které byly objeveny kolem roku 1840, poskytla silné důkazy o kvantování náboje, ale Faraday nikdy podpořil myšlenku. On a většina fyziků v té době věřili, že náboj, stejně jako hmota, byl nekonečně dělitelné množství.
ale v roce 1897 bylo zjištěno, že katodové paprsky byly ve skutečnosti malé nabité částice, které jejich objevitel, J. J. nazval „corpuscles“., Thomson z Cambridge University, a nyní volal elektrony. Tím, ohýbání elektronů v elektrických a magnetických polí, vyšetřovatelé by mohli říct, že jsou záporně nabité, a že poměr náboje k hmotě, e/m, byla stejná pro všechny elektrony, a asi 1700 krát větší, než je pro ionizovaný atom vodíku. Thomson věřil, že to bylo proto, že náboj byl stejný, ale hmotnost byla asi 1700 krát menší., Měření náboje na mraky z vodních kapiček v oblaku komory, on a jeho spolupracovníci byli schopni určit, že poplatek na elektron, nebo alespoň průměrný poplatek na elektrony v oblaku, byla zhruba 10-19 Coulombech (Coulomb je jednotkou náboje v metrickém systému). To bylo v souladu s jeho hypotézou, že náboj na elektronu byl stejný jako náboj nalezený ve vodíku.,
V roce 1906, Millikanův začal experimenty na University of Chicago, aby se pokusili změřit individuální elektron poplatků, a s mnohem větší přesností, než Thomson a spolupracovníky byli schopni dosáhnout. Jedním z velkých vylepšení bylo použití olejových kapek namísto oblaku vodních kapek, které Thomson použil. V Millikanově přístroji by se kapky vody rychle odpařily, zatímco jednotlivé kapky oleje by mohly být studovány po dlouhou dobu. Millikanův student Harvey Fletcher hrál důležitou roli při provádění tohoto zlepšení.,
Millikan nastavit dvojici rovnoběžných vodivých desek vodorovně, jeden nad druhým, s velkým elektrickým polem mezi nimi, které by mohly být nastaveny. Jemná mlha oleje byla nastříkána do komory nad deskami. Mnoho kapiček by se stalo záporně nabitým, když zachytili malý, neznámý počet elektronů, když procházeli tryskou. Některé kapky pak propadly otvorem v horní desce a vlétly do oblasti mezi dvěma rovnoběžnými deskami. Tyto kapky, osvětlené ze strany intenzivním světlem, se leskly, když byla oblast prohlížena mikroskopem.,
s vypnutým elektrickým polem mohl Millikan pozorovat klesající pokles a měřit jeho koncovou rychlost. Toto měření mu dalo poloměr kapky, a protože znal hustotu, mohl určit hmotnost. Mohl by pak zapnout elektrické pole a nastavit jej tak, aby elektrická síla přesně vyvážila gravitační sílu na poklesu. Znát sílu pole a hmotnost kapky, mohl vypočítat jediný Neznámý, náboj na poklesu., Toto měření bylo opakováno mnohokrát, a často stejný pokles by být povoleno stoupat a klesat v aparátu znovu a znovu, jak to zvedl a zbavit elektronů.
Práce s Fletcher, Millikanův ukázal, že obvinění z kapičky byly vždy celé číslo násobek 1.592 x10-19C, základní jednotka náboje. Dnes je přijatá hodnota 1. 602×10-19c. své výsledky publikoval v roce 1913.
V roce 1915, Millikanův experimentálně ověřeny Einstein“s all-důležité fotoelektrická rovnice, a dělal první přímé fotoelektrické stanovení Planck“s konstantní h., Einsteinův dokument z roku 1905 navrhl jednoduchý popis „světelných kvant“ nebo fotonů a ukázal, jak vysvětlili fotoelektrický efekt. Za předpokladu, že světlo skutečně sestávalo z diskrétních energetických paketů, navrhl Einstein lineární vztah mezi maximální energií elektronů vysunutých z povrchu a frekvencí dopadajícího světla. Sklon trati byl Planckova konstanta, kterou Planck představil o 5 let dříve. Millikan byl přesvědčen, že rovnice musí být špatná, protože obrovské množství důkazů, které již ukázaly, že světlo je vlna., Pokud Einstein byl správný, jeho rovnice pro fotoelektrický efekt navrhl zcela jiný způsob, jak měřit Planck konstantu.
Millikanův zavázala, že deset let trvající experimentální program na test Einstein“s teorií o pečlivé měření fotoelektrického jevu, a dokonce vymyslel techniky pro škrábání čisté kovové povrchy uvnitř vakuové trubice potřebné pro nekontaminované experiment.
pro všechny jeho úsilí Millikan zjistil, co pro něj byly zklamáním výsledky: potvrdil Einsteinovy předpovědi v každém detailu, měření Planck konstanty do 0,5% jeho metodou., Ale Millikan nebyl přesvědčen o Einsteinově radikální interpretaci, a již v roce 1916 napsal, „Einsteinova Fotoelektrická rovnice… nelze podle mého soudu být díval se na v současné době, jak odpočívá na nějaké uspokojivé teoretické základy,“ i když „ve skutečnosti představuje velmi přesně chování“ fotoelektrického jevu. Za tento objev obdržel Nobelovu cenu částečně.
Millikanův je ještě známý dnes nejlepší pro jeho slavný kapka oleje experimenty, a pregraduální studenti fyziky i nadále k replikaci tohoto náročného měření.