University of Chicago (Suomi)
30. marraskuuta, 2006, osana sen Historiallista Sivustoja aloite, American Physical Society esitteli plakkia, University of Chicago, kunnioittaa Robert A. Millikan., Millikan sai Nobelin Palkinnon vuonna 1923 tunnustuksena kaksi merkittäviä saavutuksia: mittaus vastaa electron hänen kuuluisa öljy-pudota kokeilu (katso ”Tässä Kuussa Fysiikan Historia,” APS-Uutisia, elo – /syyskuu 2006), ja tarkastaa Einstein”s ennustaminen suhdetta valon taajuus ja elektronin energia valosähköinen ilmiö, ilmiö, jossa elektronit ovat synnyttämä aineesta jälkeen imeytymistä energiaa sähkömagneettisen säteilyn, kuten röntgenkuvat tai näkyvä valo.,
vallitseva teoria myöhään 19th century, miten maksu oli tuotettu, katsoi, että maksu oli eräänlainen ”rasitusta eetteri,” jotain, joka voi kasvaa tai kutistua ilman rajoituksia. Faradayn lakien elektrolyysi, joka löydettiin noin 1840, vahvaa näyttöä siitä, kvantisoinnin veloituksetta, mutta Faraday ei tukenut ajatusta. Hän ja useimmat fyysikot uskoivat, että varaus, kuten massa, oli äärettömän jaollinen määrä.
Mutta vuonna 1897, huomattiin, että katodi säteet olivat itse asiassa pieni varautuneita hiukkasia, puhuttu ”corpuscles” niiden löytäjä, J. J., Thomson Cambridgen yliopistosta, ja nyt kutsutaan elektroneja. Taivuttamalla elektroneja sähkö-ja magneettikentät, tutkijat voivat kertoa, että he olivat negatiivisesti varautuneita, ja että liian maksutta massa, e/m, oli sama kaikille elektroneja, ja noin 1700 kertaa suurempi kuin ionisoidun vetyatomin. Thomson uskoi, että tämä oli, koska maksu oli sama, mutta massa oli noin 1700 kertaa pienempi., Mittaus maksun pilvien vesipisarat pilvi kammioon, hän ja hänen avustajansa pystyivät määrittämään, että maksun electron, tai ainakin keskimääräinen maksu on elektronien pilvi, oli noin 10-19 Mikrocoulombia (Coulombin on yksikkö vastaa metrinen järjestelmä). Tämä oli sopusoinnussa hänen hypoteesinsa kanssa, että elektronin varaus oli sama kuin vedyn varaus.,
Vuonna 1906, Millikan alkoi kokeiluja Chicagon Yliopistossa yrittää mitata yksittäisten electron-maksut, ja paljon suurempi tarkkuus kuin Thomson ja co-työntekijät olivat pystyneet saavuttamaan. Yksi suurista parannuksista oli öljypisaroiden käyttö Thomsonin käyttämän vesipilven sijaan. Millikanin laitteessa vesipisarat olisivat haihtuneet nopeasti, kun taas yksittäisiä öljypisaroita olisi voitu tutkia pitkään. Millikanin oppilaalla Harvey Fletcherillä oli tärkeä rooli parannuksen toteuttamisessa.,
Millikan perustaa pari yhdensuuntaisia johtamiseen levyt vaakasuoraan, toinen toisensa yläpuolelle, jossa on suuri sähkökentän välillä, että voi säätää. Sakea öljysumu suihkutettiin levyjen yläpuolella olevaan kammioon. Monet pisarat tulisivat negatiivisesti varautuneiksi, kun ne poimivat joitakin pieniä, tuntemattomia elektroneja kulkiessaan suuttimen läpi. Osa pisaroista putosi sitten ylälevyn reiän läpi ja ajautui kahden rinnakkaisen levyn väliin. Nämä pisarat loistivat kyljestä voimakkaan valon vaikutuksesta, kun aluetta tarkasteltiin mikroskoopilla.,
Sähkökentän sammuessa Millikan saattoi havaita putoavan pudotuksen ja mitata sen terminaalinopeuden. Tämä mittaus antoi hänelle säde pudota, ja koska hän tiesi tiheys, hän voisi määrittää massan. Hän voisi sitten kytkin on sähköinen kenttä, ja säädä se niin, että sähköinen voima vain juuri tasapainossa painovoiman pudota. Tietäen kentän voiman ja pudotusmassan hän pystyi laskemaan ainoan tuntemattoman, pudotusvarauksen., Tämä mittaus toistettiin monta kertaa, ja usein sama pudotus olisi sallittu nousu ja lasku laite uudelleen ja uudelleen, koska se piristyi ja irtoa elektroneja.
Fletcherin kanssa työskentelevä Millikan osoitti, että pisaroiden lataus oli aina kokonaisluku kerrannainen 1,592 x10-19c, perusyksikkö. Nykyään hyväksytty arvo on 1. 602×10-19c.hän julkaisi tuloksensa vuonna 1913.
Vuonna 1915, Millikan kokeellisesti todentaa Einstein”s kaikki tärkeät valosähköinen yhtälö, ja teki ensimmäisen suoran valosähköiset määrittäminen Planck”s vakiona s., Einsteinin 1905 kirjassa ehdotetaan yksinkertainen kuvaus ”kevyt quanta,” tai fotonit, ja osoitti, miten ne selitti valosähköisen vaikutus. Olettamalla, että valo todella koostui erillisistä energia-paketteja, Einstein ehdotti lineaarinen suhde suurin energian elektroneja ulos pinnasta, ja taajuus valon. Radan Rinne oli Planckin vakio, jonka Planck esitteli 5 vuotta aiemmin. Millikan oli vakuuttunut, että yhtälön oli oltava väärä, koska valtava todistusaineisto, joka oli jo osoittanut valon olevan Aalto., Jos Einstein oli oikeassa, hänen yhtälö valosähköinen ilmiö ehdotti täysin eri tapa mitata Planckin”s vakio.
Millikan suoritti vuosikymmenen mittainen kokeellinen ohjelma testata Einstein”s teoriassa huolellisella mittaus valosähköinen ilmiö, ja jopa kehitetty tekniikoita kaavinta puhdista metallipinnat sisällä tyhjiö putki tarvitaan puhdasta kokeilla.
kaikki hänen ponnistelunsa Millikan löysi mitä hänelle olivat pettymys tuloksia: hän vahvisti Einstein”s ennusteita jokaisessa yksityiskohdassa, mittaamalla Planck”s vakio sisällä 0,5% hänen menetelmällä., Mutta Millikan ei ollut vakuuttunut Einstein ” s radikaali tulkinta, ja vielä 1916 hän kirjoitti, ”Einstein”s photosähköinen yhtälö… ei voi mielestäni olla katseli tällä hetkellä lepää minkäänlaista tyydyttävää teoreettinen perusta,” vaikka ”, se todella edustaa erittäin tarkasti käyttäytyminen” valosähköinen vaikutus. Hän sai Nobelin palkinnon osittain tästä löydöstä kuitenkin.
Millikan tunnetaan edelleen parhaiten kuuluisista öljypisarakokeiluistaan, ja fysiikan perustutkinto-opiskelijat jatkavat tämän tiukan mittauksen toistamista.