Până acum, am pornit de la presupunerea că încărcătura electrică minimă existentă în natură - încărcarea unui electron (sau același proton) este cunoscută și că a fost cumva calculată. Acum putem reveni la această întrebare, deoarece experimentul, pus de American Milliken, este de fapt foarte original și surprinzător de simplu. Este surprinzător în el că, cu ajutorul experienței sale, el nu numai că a reușit să dovedească existența unei încărcări electrice minime, ci și să o calculeze cu exactitate! Și aceasta este în 1909 - chiar la începutul secolului, când nivelul tehnologiei însuși știi ce a fost ...
Sunt interesat. Millikan sa gândit la asta. Într-o anumită cameră, el a injectat din cel mai obișnuit atomizor cele mai mici particule de ulei. Un clic pe pârghie - și în cameră sute de bulele cele mai mici. Sunt atât de mici încât cad în jos fără să se grăbească, depășind rezistența aerului. În primul rând, acestea sunt accelerate la viteza maximă posibilă, și cu atât mai repede se încadrează, cu atât mai mare forța de frecare a aerului, și câteva secunde, acestea au început deja să scadă la o rată constantă - așa cum se întâmplă în general cu orice organism care se încadrează în anumite mediu gazos sau lichid. Dacă sari dintr-un avion, atunci vei accelera mai întâi și apoi vei începe să zbori cu o viteză constantă.
În curând, picături de ulei ajung în fundul camerei. Și există o gaură în ea. Mici. Nu toate sutele de picături vor cădea în ea, ci doar zece. Dar în spatele lor este convenabil să se observe într-un microscop (!), Care este încorporat în peretele de sticlă al camerei inferioare. Și camera inferioară pentru orice altceva este aranjată viclean - tavanul și podeaua sunt plăci ale condensatorului, adică, în mod simplu, un câmp electric orientat vertical este creat în această cameră inferioară.
Știm deja ce se întâmplă dacă vom crea fricțiune între o cârpă de lână și o tijă de sticlă - va apărea o încărcătură electrică. Atunci când o injecție de picături în acest proces, de asemenea, există frecarea de ulei a peretelui capilar, iar unele picături mici au produs electrificate, adică, pentru a primi o sarcină electrică negativă (să ne amintim că putem alege frecarea reciproc materialele pe care le vom primi taxele necesare semn - plus sau minus, iar acum avem nevoie ca picăturile să fie încărcate negativ).
Prin urmare, când pornim câmpul electric în camera inferioară, acele picături care nu sunt electrificate cad în tăcere pe podea și dispar în uitare. Dar, dacă una dintre aceste picături sa dovedit a fi electrificată, atunci prin reglarea intensității câmpului electric se poate începe controlul. Dacă forța electrică este îndreptată împotriva forței gravitaționale, atunci picătura va cădea mai lent sau va crește.
Într-o astfel de configurație, o picătură poate fi observată pentru cel puțin câteva ore - doar suficient timp pentru a crește sau a scădea câmpul în timp, de îndată ce picătura începe să se apropie de tavan sau de podea. Folosind un microscop, putem măsura cu ușurință diametrul unei picături și apoi putem calcula volumul acesteia. Cunoscând densitatea uleiului, calculăm masa picăturii, înmulțind densitatea cu volumul.
Mai întâi oprim câmpul. În câteva secunde, picatura va ridica viteza maximă și va începe să scadă la această rată constantă. Constanta vitezei și înseamnă că forța de atracție este echilibrată de forța de frecare a aerului, iar forța totală de acțiune este zero.
Cum știm dacă organismul nici o forță (sau - care este aceeași ca și în cazul în care toate forțele care acționează asupra corpului sunt echilibrate și se anulează reciproc), corpul se mișcă uniform într-o linie dreaptă. Dacă te uiți la un corp al punctului de observație (sau, în limbajul fizicii, din cadrul de referință), care se deplasează cu aceeași viteză constantă în aceeași direcție, meniurile vor apărea în staționare. Pacea și mișcarea uniformă rectilinie sunt absolut identice, deoarece depind de punctul în care observăm un corp în mișcare (odihnă). Dacă stați pe podea, atunci forța de gravitație a Pământului este echilibrată de forța elasticității pardoselii. În acest caz, crezi că stai liniștit. Dar din punctul de vedere al unei mașini care trece prin, vă mișcați. Ambele puncte de vedere sunt adevărate. În cazul în care forțele care acționează asupra organismului nu sunt echilibrate, atunci organismul se va deplasa sub influența forțelor de însumare (non-zero), atunci nu se va deplasa cu accelerație. Dacă aș împinge căruciorul, și se mișcă, astfel, la o viteză constantă, atunci forța cu care am împinge, iar forța de frecare a roților de pe sol se anulează reciproc - în cele din urmă vagonul mergea la o viteză constantă. Cazul picăturii este identic: puterea gravitației Pământului echilibrată prin frecare cu aerul, și ca urmare a scăderii a început să se miște cu o viteză constantă. Un alt exemplu: dacă sunteți glisarea în spatele unui sanie, iar acestea sunt ușor să se strecoare pe zăpadă (forța de frecare este mic), apoi atâta timp cât aplicați forță, sănii va fi accelerată - activitatea desfășurată de către dumneavoastră este transformată în energie cinetică a saniei, numai cheltuielile parțiale pentru a depăși frecarea crește, iar asta înseamnă că se mișcă cu accelerație. Deci: dacă rezultanta tuturor forțelor care acționează asupra unui corp este egal cu zero, corpul se mișcă uniform într-o linie dreaptă (sau în repaus), iar dacă forța rezultantă nu zero, corpul este accelerat.
Prin urmare, în cazul în care picătură cade uniform, adică la o viteză constantă, astfel încât forța de atracție a Pământului, care se calculează cu formula F = mg (aici «g» - Pământ accelerația gravitațională egală cu aproximativ 9,8) egalizat cu forța de rezistență a aerului, care poate fi calculat prin formula F = av. În această formulă, «v» - este viteza cu care particula se mișcă, iar „a“ - un coeficient care depinde de vâscozitatea aerului și dimensiunile picaturii. Cu cât vâscozitatea aerului este mai mare, cu atât rezistența este mai puternică. Același lucru se va întâmpla dacă mărimea picăturii crește - frecare cu privire la creșterea aerului și rezistența aerului crește în consecință. Echivalând cele două părți din dreapta, obținem o expresie pentru „a“: a = mg / v Masa cunoaștem deja, iar viteza este ușor de calculat folosind același microscop și avans mikrodeleny depus pe peretele lateral al camerei inferioare. Deci, calculăm coeficientul "a" de care avem nevoie. Și are nevoie de noi pentru că acum vom porni câmpul electric și îl vom face atât de puternic încât picura a început să crească în mod egal! Iar atunci când se ajunge la mișcarea uniformă, aceasta înseamnă că un echilibru are trei forțe: forța de frecare, gravitatea și forța de impact a câmpului electric de pe meniurile. Câmpul trage picatura în sus, aerul rezistă, adică forța de tracțiune este îndreptată în jos și forța gravitației este îndreptată în jos. Forța exercitată asupra taxei în domeniul electric calculat prin formula: F = QE, unde «q» - taxa picătură magnitudine și «E» - intensitatea câmpului.
Obținem: qE = mg + av și prin urmare: q = (mg + av) / E
Putem realiza aceste măsurători de mai multe ori cu aceeași picătură și, ca rezultat, calculam cu mare precizie sarcina inițială a picăturii. Dar după aceea nu scăpăm această picătură, facem ceva cu ea - iradiază aerul din cameră cu ajutorul radiațiilor dure speciale, cum ar fi radiația cu raze X (vom afla mai târziu ce este). Sub influența radiației cu raze X, aerul din cameră începe să ionizeze, adică electronii emit electroni de la unii dintre atomii de aer, iar ionii pozitivi încep să fie excitați în aer. Desigur, o picătură negativ încărcată va atrage ioni pozitivi și se vor lipi de ea. După un timp, vom repeta toate măsurătorile și vom obține o nouă valoare a tarifului. Și, de multe ori, cu o picătură de ulei, pe de altă parte, cu o picătură de apă, glicerină, mercur, pepene verde și așa mai departe.
Milliken a încercat și a făcut toate astea. Sincer, eu nu știu de unde a primit jeleu pepene verde, și dacă el a amestecat șansa lui cu suc de cartofi, dar atunci când Millikan calculat diferența dintre valoarea obținută a taxei, el a găsit, după ședința cu un calculator, că toate modificările de taxe sunt întotdeauna multipli de aceeași valoare: 1,6 x 10 -19 celule. (Pentru a fi un multiplu este de a împărți fără rest, de exemplu, valorile 3, 6, 9 și 264 sunt multipli de trei).
Concluzia este evidentă pentru Milliken, și pentru noi, și atunci când el s-au grabit la celula sa de a apela la fericire profesor de limba greacă, entuziasmul lui este de înțeles - a deschis porțiunea minimă a sarcinii electrice - a descoperit electronul.
Desigur, în acel moment nu existau calculatoare și telefoane mobile - este o glumă, dar grecul nu este o glumă și citiți despre el în paragraful următor.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: