A Chicagói Egyetem
2006.November 30-án történelmi helyek kezdeményezésének részeként az Amerikai Fizikai Társaság plakettet mutatott be a Chicagói Egyetemen, Robert A. Millikan tiszteletére., Millikan megkapta a Nobel-Díjat 1923-ban az elismerés két fő eredmények: mérési felelős az elektron a híres olaj-csepp kísérlet (lásd: “Ebben a Hónapban a Fizika Története”, APS Hírek, augusztus/szeptember 2006), valamint annak ellenőrzése Einstein”s a jóslat a kapcsolat fény frekvencia elektron energia a fotoelektromos hatás, egy olyan jelenség, amelyben az elektronok által kibocsátott számít, a felszívódás után az energia elektromágneses sugárzás, mint például a röntgen vagy látható fény.,
a 19. század végén uralkodó elmélet a töltés előállításának módjáról, úgy vélte, hogy a töltés egyfajta “törzs az éteren”, valami, ami korlátozás nélkül növekedhet vagy zsugorodhat. Faraday elektrolízis törvényei, amelyeket 1840 körül fedeztek fel, erős bizonyítékot szolgáltattak a töltés kvantálására, de Faraday soha nem támogatta az ötletet. Ő és a legtöbb fizikus abban az időben úgy gondolták, hogy a töltés, mint a tömeg, végtelenül osztható mennyiség.
de 1897-ben rájöttek, hogy a katódsugarak valójában apró töltött részecskék, amelyeket felfedezőjük, J. J. “corpuscles” – nek nevezett., Thomson a Cambridge-i Egyetemen, és most elektronoknak hívják. Hajlítással elektronok az elektromos, mágneses mezők, a nyomozók mondani, hogy voltak negatív töltésű, ez az arány a töltés tömeg, e/m, ugyanaz volt mind az elektronok, s körülbelül 1700-szor nagyobb, mint az ionizált hidrogén atomot. Thomson úgy vélte, hogy ez azért van, mert a töltés ugyanaz volt, de a tömeg körülbelül 1700-szor kisebb volt., A felhőkamrában lévő vízcseppek felhőinek töltését mérve munkatársaival meg tudták állapítani, hogy az elektron töltése, vagy legalábbis a felhőben lévő elektronok átlagos töltése körülbelül 10-19 Coulomb volt (a Coulomb a metrikus rendszerben a töltés egysége). Ez összhangban volt azzal a hipotézisével, hogy az elektron töltése megegyezik a hidrogénben talált töltéssel.,
1906-ban Millikan kísérleteket kezdett a Chicagói Egyetemen, hogy megpróbálja mérni az egyes elektronterheléseket, és sokkal nagyobb pontossággal, mint amit Thomson és munkatársai el tudtak érni. Az egyik nagy fejlesztés az olajcseppek használata volt a Thomson által használt vízcseppek felhője helyett. Millikan készülékében a vízcseppek gyorsan elpárologtak volna, míg az egyes olajcseppek hosszú ideig tanulmányozhatók. Millikan hallgatója, Harvey Fletcher fontos szerepet játszott a javulás megvalósításában.,
Millikan egy pár párhuzamos vezetőlemezt állított fel vízszintesen, egymás felett, közöttük egy nagy elektromos mező, amely beállítható. Finom olajpermetet permeteztünk a lemezek feletti kamrába. Sok csepp lesz negatív töltésű, ahogy felvette néhány kis, ismeretlen számú elektronok, ahogy áthaladt a fúvóka. A cseppek egy része ezután átesett a felső lemez lyukán, és a két párhuzamos lemez közötti területre sodródott. Az oldalról erős fény világít, ezek a cseppek csillogtak, amikor a régiót mikroszkópon keresztül nézték.,
az elektromos mező kikapcsolásával a Millikan megfigyelhet egy esést, és mérheti annak végsebességét. Ez a mérés megadta neki a csepp sugarát, és mivel ismerte a sűrűséget, meg tudta határozni a tömeget. Ezután bekapcsolhatta az elektromos mezőt, és úgy állíthatta be, hogy az elektromos erő pontosan kiegyenlítse a gravitációs erőt a cseppen. Ismerve a mező erejét és a csepp tömegét, kiszámította az egyetlen ismeretlent, a csepp töltését., Ezt a mérést sokszor megismételték, és gyakran ugyanaz a csepp szabadul fel és esik be újra és újra a készülékbe, ahogy felszedte és elöntötte az elektronokat.
munka Fletcher, Millikan azt mutatta, hogy a töltés a cseppek mindig egy egész szám többszöröse 1.592 x10-19C, az alapvető egység a töltés. Ma az elfogadott érték 1. 602×10-19C.1913-ban publikálta eredményeit.
1915-ben, Millikan kísérletileg ellenőrzött Einstein összes fontos fotoelektromos egyenlet, és tette az első közvetlen fotoelektromos meghatározása Planck konstans h., Einstein 1905-ös tanulmánya a “könnyű kvantum” vagy a fotonok egyszerű leírását javasolta, és megmutatta, hogyan magyarázzák meg a fotoelektromos hatást. Feltételezve, hogy a fény valójában diszkrét energiacsomagokból áll, Einstein lineáris kapcsolatot javasolt a felületről kilökődő elektronok maximális energiája és a beeső fény frekvenciája között. A vonal lejtése Planck állandója volt, amelyet 5 évvel korábban vezetett be a Planck. Millikan meg volt győződve arról, hogy az egyenletnek rossznak kell lennie, mivel a bizonyítékok hatalmas teste már megmutatta, hogy a fény hullám., Ha Einstein helyes volt, az egyenlet a fotoelektromos hatás javasolt egy teljesen más módon mérni Planck állandó.
Millikan vállalta egy évtizedes kísérleti program tesztelni Einstein elmélete gondos mérésével a fotoelektromos hatás, sőt kidolgozott technikák kaparás tisztítsa meg a fém felületek belsejében a vákuumcső szükséges szennyezetlen kísérlet.
minden erőfeszítését Millikan talált, amit neki kiábrándító eredmények: megerősítette Einstein jóslatok minden részletében, mérési Planck állandó belül 0,5% az ő módszere., De Millikan nem volt meggyőződve Einstein radikális értelmezése, és már 1916-ban írta, ” Einstein fotoelektromos egyenlet… megítélésem szerint jelenleg nem lehet úgy tekinteni, mint bármilyen kielégítő elméleti alapra támaszkodva, “annak ellenére, hogy” valójában nagyon pontosan képviseli a fotoelektromos hatás viselkedését”. Ennek ellenére részben megkapta a Nobel-díjat.
Millikan ma is legismertebb híres olajcseppkísérleteiről, és az egyetemi fizika hallgatók továbbra is megismételik ezt a szigorú mérést.