XX 세기 초. 전자의 존재는 수많은 독립적인 실험에서 확인되었습니다. 그러나 다양한 연구를 통해 축적된 방대한 실험 자료에도 불구하고 과학 학교, 전자는 엄밀히 말해서 가상의 입자로 남았습니다. 그 이유는 단일 전자가 참여하는 단일 실험이 없었기 때문입니다.
먼저 전자는 전기분해 법칙을 설명하기 위한 편리한 가설로 등장한 후 기체 방전에서 발견되어 모든 신체에 존재함을 확인시켜주었다. 그러나 물리학이 모든 물질과 물체에 대해 동일한 전자를 다루고 있는지 또는 전자의 특성이 다양한 "전자 형제"의 평균 특성인지 여부는 분명하지 않았습니다.

1910-1911년에 이 질문에 답하기 위해 미국 과학자 Robert Andrews Milliken과 소련 물리학자 Abram Fedorovich Ioffe는 독립적으로 정확한 실험, 단일 전자를 관찰할 수 있었습니다.
그들의 실험에서 폐쇄된 용기 1에서 공기가 펌프에 의해 고진공으로 배출되었으며 수평으로 위치한 두 개의 금속판 2. 대전된 금속 먼지 입자 또는 기름 방울의 구름이 튜브 3을 통해 그들 사이에 배치되었습니다. 그것들은 그들의 침강(떨어지는)을 관찰할 수 있게 하는 특별한 규모의 현미경 4로 관찰되었습니다.
먼지 입자나 방울이 판 사이에 놓이기 전에 음전하를 띤다고 가정해 봅시다. 따라서 하부 플레이트가 음으로 충전되고 상부 플레이트가 양으로 충전되면 침전 (떨어짐)을 멈출 수 있습니다. 그래서 그들은 현미경으로 관찰한 먼지 입자(방울)의 평형을 이루었습니다.


그런 다음 먼지 입자(방울)의 전하가 자외선 또는 엑스레이. 지지하는 전기력이 감소함에 따라 먼지 입자(방울)가 떨어지기 시작했습니다. 금속판에 추가 요금을 알려 강화 전기장, 먼지 입자가 다시 중지되었습니다. 이것은 먼지 입자의 전하를 계산하기 위해 특별한 공식을 사용할 때마다 여러 번 수행되었습니다.
Millikan과 Ioffe의 실험은 방울과 먼지 입자의 전하가 항상 단계적으로 변한다는 것을 보여주었습니다. 전하의 최소 "부분"은 기본입니다. 전하, e = 1.6 10-19 C와 같습니다. 그러나 먼지 한 알의 전하는 스스로 떠나지 않고 물질 입자와 함께 떠납니다. 결과적으로 자연에는 가장 작은 전하를 가진 물질 입자가 있으며 이미 나눌 수없는 전자 전하입니다. Ioffe-Milliken 실험 덕분에 전자의 존재는 가설에서 과학적으로 확인된 사실로 바뀌었습니다.
현재 존재에 대한 정보가 있습니다. 소립자(쿼크) 1/Ze 및 2/Ze와 같은 분수 전하를 가집니다. 그러나 모든 물체의 전하는 항상 기본 전하의 정수배입니다. 한 물체에서 다른 물체로 이동할 수 있는 전하의 다른 "부분"은 아직 자연계에서 실험적으로 감지되지 않았습니다.

밀리칸 체험- 측정 유경험자 기본 전하(요금 전자) 수행 로버트 밀리켄그리고 하비 플레처(영어) 러시아인 1909년 .

실험의 아이디어는 다음 사이의 균형을 찾는 것입니다. 중력, 스톡스포스그리고 전기적 반발. 전기장의 힘을 제어함으로써 Milliken과 Fletcher는 작은 기름 방울을 기계적 균형. 여러 방울에 대한 실험을 반복함으로써 과학자들은 방울의 총 전하가 여러 기본 전하로 구성되어 있음을 확인했습니다. 1911년 실험에서 전자 전하의 값은 다음과 같은 것으로 밝혀졌습니다. 클, Cl의 현재 값과 1% 차이가 납니다.

전제 조건

1913년 교수 시카고 대학교 R. 밀리켄 공저 H. Fletcher와 함께 그들의 경험 초안을 발표했습니다.

이 실험에서는 두 전극 사이에 전하를 띤 기름 한 방울을 유지할 수 있는 전기장의 강도를 측정했습니다. 이 필드의 값에서 방울의 전하를 측정했습니다. 스프레이하는 동안 방울 자체에 전기가 통했습니다. 경험의 시간에는 존재가 분명하지 않았습니다. 아원자 입자, 그리고 대부분의 물리적 현상 [ 뭐라고요? ]은 전하가 계속해서 변하는 양이라고 가정함으로써 설명될 수 있다.

소위 기본 요금 e는 기본 중 하나입니다 물리적 상수그리고 그를 알아 정확한 값매우 중요. 1923년에 Millikan은 노벨상~에 물리학부분적으로 이 실험을 위해.

경험 설명

두 개의 에너지가 인가된 판 사이의 공간(콘덴서로)에 Millikan은 특정 전기장에서 고정될 수 있는 아주 작은 충전된 오일 방울을 주입했습니다. 평형 상태는 , 여기서

중력의 합력과 아르키메데스의 힘;

, 어디에서 차례로

오일 방울의 밀도;

드롭이 구형이라는 가정 하에 반경입니다.

공기 밀도

이 공식에서 를 알면 찾을 수 있습니다. 액적 반경을 결정하기 위해 필드가 없는 상태에서 액적이 균일하게 떨어지는 비율을 측정했습니다. 균일 운동중력의 힘이 공기 저항의 힘과 균형을 이룰 때 설정되며, 여기서 는 공기의 점도입니다.

그 당시 방울의 부동성을 수정하기 어려웠기 때문에 조건을 만족하는 필드 대신에 방울이 저속으로 위쪽으로 움직이기 시작한 영향을받는 필드를 사용했습니다. 물론 상승률이 같으면

경험하는 과정에서, 중요한 사실: Millikan이 구한 모든 값이 같은 값의 배수임이 밝혀졌습니다. 따라서 전하가 불연속적인 양임을 실험적으로 보여주었다.

11-A KOSH No. 125 Konovalova Kristina의 학생이 준비함

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Ioffe의 경험 - Millikan Abram Fedorovich Ioff Robert AndrewsMilliken

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아이오페-밀리켄 체험

19세기 말까지 매우 다양한 실험을 통해 전자라고 불리는 음전하의 특정 캐리어가 있다는 것이 확인되었습니다. 그러나 이것은 실제로는 가상의 단위였습니다. 왜냐하면 풍부함에도 불구하고 실용적인 재료, 단일 전자를 포함하는 단일 실험이 수행되지 않았습니다. 전자의 종류가 있는지 여부는 알려지지 않았습니다. 다른 물질또는 전하가 입자와 별도로 존재할 수 있는지 여부에 관계없이 전자가 운반하는 전하가 항상 동일합니다. 일반적으로 과학계에서는 전자에 대한 뜨거운 논쟁이 있었고, 모든 논쟁을 단호히 막을 수 있는 충분한 실천적 근거가 없었습니다.

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그림은 A. F. Ioff의 실험에 사용된 설치 다이어그램을 보여줍니다. 공기가 고진공으로 배출된 밀폐된 용기에는 두 개의 금속판 P가 수평으로 놓여 있었습니다. 챔버 A에서 구멍 O를 통해 플레이트 사이의 공간으로 아연의 작은 대전 먼지 입자가 들어갔습니다. 이 먼지 입자는 현미경으로 관찰되었습니다.

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따라서 진공 상태에서 대전된 먼지 입자와 방울은 상판에서 바닥으로 떨어지지만 상판은 양으로 하전되고 하판은 음으로 하전되면 이 과정을 멈출 수 있다. 생성된 전기장은 하전 입자에 쿨롱 힘에 의해 작용하여 입자가 떨어지는 것을 방지합니다. 전하량을 조정하여 먼지 입자가 판 사이의 중간에 떠 있도록 했습니다. 다음으로 X선이나 자외선을 조사하여 먼지 입자나 방울의 전하를 감소시켰다. 전하를 잃으면 먼지 입자가 다시 떨어지기 시작했고 플레이트의 전하를 조정하여 다시 멈췄습니다. 이 과정을 여러 번 반복하여 특수한 공식을 사용하여 방울과 먼지 입자의 전하를 계산했습니다. 이러한 연구의 결과, 먼지 알갱이 또는 방울의 전하가 항상 점프에서, 엄격하게 정의된 값 또는 이 값의 배수인 크기로 변경되었음을 확립하는 것이 가능했습니다.

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아브람 페도로비치 이오페

Abram Fedorovich Ioffe는 전자 분야를 포함하여 많은 근본적인 발견을 하고 엄청난 양의 연구를 수행한 러시아 물리학자입니다. 그는 반도체 재료의 특성에 대한 연구를 수행하여 금속-유전체 전이의 정류 특성을 발견했으며, 이는 나중에 터널 효과 이론을 사용하여 설명되어 빛을 전기.

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Abram Fedorovich는 1980년 10월 14일 Poltava 지방(현재 우크라이나의 Poltava 지역) Romny 시에서 상인의 가족으로 태어났습니다. 아브람의 아버지는 상당한 부자였으므로 베푸는 일에 인색하지 않았습니다. 좋은 교육그의 아들에게. 1897년에 Ioff는 그의 고향에 있는 실제 학교에서 중등 교육을 받았습니다. 1902년에 그는 상트페테르부르크 대학을 졸업했습니다. 기술 연구소그리고 독일 뮌헨 대학교에 입학했습니다. 뮌헨에서 그는 빌헬름 콘라드 뢴트겐 자신의 지휘 하에 일합니다. 빌헬름 콘라드(Wilhelm Conrad)는 학생의 재능이 무엇인지가 아니라 근면함을 보고 아브람이 뮌헨에 남아 계속하도록 설득하려고 합니다. 과학 활동, 그러나 Ioff는 그의 나라의 애국자로 판명되었습니다. 1906년에 대학을 졸업한 후, 도박사, 그는 러시아로 돌아갑니다.

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러시아에서 Ioff는 Polytechnic Institute에 취직합니다. 1911년에 그는 Robert Milliken과 같은 방법을 사용하여 전자 전하의 크기를 실험적으로 결정합니다(금속 입자는 전기장과 중력장에서 균형을 이룹니다). Ioff가 2년 만에 그의 연구를 발표했다는 사실 때문에 전자 전하의 측정을 발견한 영광은 미국 물리학자에게 돌아갔습니다. 전하를 결정하는 것 외에도 Ioff는 물질에 관계없이 전자가 존재한다는 사실을 증명했습니다. 자기 작용전자 흐름, 외부 광전 효과로 전자 방출의 정적 특성을 입증했습니다.

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1913년에 Abram Fedorovich는 석영의 탄성 및 전기적 특성에 대한 연구인 석사 학위와 2년 후 물리학 박사 학위 논문을 옹호했습니다. 1916년부터 1923년까지 그는 그 메커니즘을 적극적으로 연구했습니다. 전기 전도도다양한 결정체. 1923년 Ioff의 주도로 당시 완전히 새로운 재료인 반도체의 특성에 대한 근본적인 연구와 연구가 시작되었습니다. 이 분야의 첫 번째 작업은 러시아 물리학자의 직접 참여로 수행되었으며 분석에 관심을 보였습니다. 전기적 현상반도체와 금속 사이. 그는 금속-반도체 전이의 정류 특성을 발견했는데, 이는 터널 효과 이론을 사용하여 불과 40년 후에 입증되었습니다.

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반도체의 광전 효과를 연구하던 Ioffe는 당시에도 이와 유사한 방식으로 빛 에너지를 전류로 변환할 수 있다는 다소 과감한 생각을 표현했습니다. 이것은 미래에 태양광 발전기, 특히 실리콘 변환기를 만들기 위한 전제 조건이 되었으며 이후에 다음의 일부로 사용되었습니다. 태양 전지 패널. Abram Fedorovich는 그의 학생들과 함께 반도체를 분류하는 시스템과 주요 전기 및 반도체를 결정하는 방법을 만듭니다. 물리적 특성. 특히, 열전 특성에 대한 연구는 이후 무선 전자, 계측 및 우주 생물학 분야에서 전 세계적으로 널리 사용되는 반도체 열전 냉장고를 만드는 기초가 되었습니다.

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Abram Fedorovich Ioffe는 물리학 및 전자공학의 형성과 발전에 큰 공헌을 했습니다. 그는 많은 Academies of Sciences(베를린과 괴팅겐, 미국, 이탈리아)의 회원이자 전 세계 여러 대학의 명예 회원이었습니다. 그는 그의 업적과 연구에 대해 수많은 상을 받았습니다. Abram Fedorovich는 1960년 10월 14일에 사망했습니다.

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밀리켄 로버트 앤드루스

미국 물리학자 로버트 밀리켄(Robert Milliken)은 1868년 3월 22일 일리노이주 모리슨에서 성직자 집안에서 태어났습니다. 졸업 후에 고등학교로버트는 오하이오의 오벌린 대학에 입학합니다. 그곳에서 그의 관심은 수학과 고대 그리스에 집중되었습니다. 그는 돈을 벌기 위해 대학에서 2년 동안 물리학을 공부했다. 1891년 Millikan은 학사 학위를, 1893년 물리학 석사 학위를 받았습니다.

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Columbia University에서 Milliken은 유명한 물리학자 M.I. Pupin의 지도 아래 공부했습니다. 그는 시카고 대학에서 여름을 보냈고 그곳에서 유명한 실험 물리학자인 Albert Abraham Michelson 밑에서 일했습니다.

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1895년에 그는 컬럼비아 대학에서 빛의 편광 연구에 관한 박사 학위 논문을 변호했습니다. Milliken은 이듬해 유럽에서 Henri Becquerel, Max Planck, Walter Nernst, A. Poincaré를 만났습니다.

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1896년 Millikan은 시카고 대학교로 돌아와 마이컬슨의 조수가 되었습니다. 그 후 12년 동안 Milliken은 대학과 고등학교의 교과서로 인정되는 여러 물리학 교과서를 저술했습니다(추가로 50년 이상 유지됨). 1910년 Millikan은 물리학 교수로 임명되었습니다.

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Robert Millikan은 개별 전자와 양성자의 전하를 측정할 수 있는 방울법을 개발했습니다(1910-1914). 많은 수의전자 전하의 정확한 계산에 대한 실험. 따라서 그는 전하의 불연속성을 실험적으로 증명하고 처음으로 전하의 값(4.774 * 10^-10 정전기 단위)을 정확하게 결정했습니다. 가시광선의 광전효과에 대한 아인슈타인의 방정식을 확인하고 자외선, 결정된 플랑크 상수(1914).

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1921년 Milliken은 새로운 Bridgesive Physical Laboratory의 소장과 California Institute of Technology의 집행 위원회 의장으로 임명되었습니다. 여기에서 그는 우주선에 대한 일련의 연구, 특히 고도 15,500m에서 자체 기록 전기 스코프가 있는 공기 도르래를 사용한 실험(1921-1922)을 수행했습니다.

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1925-1927년 동안. Millikan은 우주 방사선의 이온화 효과가 깊이에 따라 감소한다는 것을 보여주고 이러한 "우주선"의 외계 기원을 확인했습니다. 우주 입자의 궤적을 탐구하면서 그는 알파 입자, 빠른 전자, 양성자, 중성자, 양전자 및 감마 양자를 밝혀냈습니다. Vernov와는 별도로 그는 성층권에서 우주선의 위도 효과를 발견했습니다.

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전하의 이산성에 대한 아이디어는 1752년 B. Franklin에 의해 처음으로 표현되었습니다. 실험적으로 전하의 이산성은 1834년 M. Faraday가 발견한 전기분해 법칙에 의해 입증되었습니다. 수치적 가치 기본 요금 (자연에서 발견되는 가장 작은 전하)는 아보가드로 수를 사용하여 전기 분해 법칙에 따라 이론적으로 계산되었습니다. 직접 실험적 측정기본 충전은 1908-1916년에 수행된 고전 실험에서 R. Millikan에 의해 수행되었습니다. 이 실험은 또한 반박할 수 없는 증거를 제공했습니다. 전기의 원자론.

전자 이론의 기본 개념에 따르면 신체의 전하는 신체에 포함된 전자의 수(또는 전자 전하의 배수인 양이온)의 변화로 인해 발생합니다. 따라서 모든 물체의 전하는 정수의 전자 전하를 포함하는 부분에서 갑자기 변해야 합니다.

모든 물리학자들은 전자의 전하 크기에 관심이 있었지만, 그럼에도 불구하고 지금까지는 그것을 측정하는 것이 불가능했습니다. J. J. Thomson은 이 결정적인 측정을 수행하려는 많은 시도를 이미 했지만 10년의 작업이 지났고 Thomson의 조수인 G. Wilson은 11가지 다른 측정 후에 11가지 다른 결과를 얻었다고 보고했습니다.

Millikan은 자신의 방법으로 연구를 시작하기 전에 캠브리지 대학에서 사용된 방법에 따라 실험을 설정했습니다. 실험의 이론적인 부분은 다음과 같았습니다. 중력의 영향을 받아 체중이 체중계에 미치는 압력을 측정하여 신체의 질량을 결정했습니다. 물질의 극미량 입자에 전하가 주어지고 위쪽으로 전기력이 가해지면, 힘과 동등하다아래쪽 중력, 그러면 이 입자는 평형을 이룰 것이고 물리학자는 전하의 크기를 계산할 수 있습니다. 이 경우 한 전자의 전하가 입자에 부여되면 이 전하의 크기를 계산할 수 있습니다.

케임브리지 이론은 매우 논리적이었지만 물리학자들은 물질의 개별 입자를 연구할 수 있는 장치를 만들 수 없었습니다. 그들은 전기로 충전된 물방울 구름의 행동을 관찰하는 것으로 만족해야 했습니다. 공기가 부분적으로 제거된 챔버에서 증기 구름이 생성되었습니다. 챔버 상단에 전류가 인가되었습니다. 을 통해 특정 시간구름 속의 안개 방울이 잠잠해졌습니다. 그런 다음 X-선이 안개를 통과하고 물방울이 전하를 받았습니다.

동시에 연구원들은 고전압에서 챔버 덮개로 위쪽으로 향하는 전기력이 방울이 떨어지는 것을 막아야 한다고 믿었습니다. 그러나 어느 것도 어려운 조건, 그 아래에서만 입자가 평형 상태에 있을 수 있습니다.

Milliken은 찾기 시작했습니다. 새로운 방법문제 해결.

이 방법은 알려진 강도 E의 균일한 전기장에서 대전된 기름 방울의 움직임에 대한 연구를 기반으로 합니다.

그림 15.2 실험 설정 계획: P - 드롭 분무기; K - 커패시터; IP - 전원 공급 장치; M - 현미경; hn은 방사선원입니다. P - 테이블의 표면.

그림 15.1은 Millikan의 설비 중 하나의 다이어그램을 보여줍니다. Millikan은 분무기 P에 의해 형성된 개별 작은 구형 액적에 집중된 전하를 측정하고 분무기 벽과의 마찰에 의한 대전에 의해 전하를 획득했습니다. 플랫 커패시터 K의 상부 플레이트에 있는 작은 구멍을 통해 플레이트 사이의 공간으로 떨어졌습니다. 방울의 움직임은 M에 의해 현미경으로 관찰되었습니다.

대류 기류로부터 물방울을 보호하기 위해 콘덴서는 온도와 압력이 일정하게 유지되는 보호 케이스에 들어 있습니다. 실험을 수행할 때 다음 요구 사항을 준수해야 합니다.

ㅏ. 물방울은 서로 다른 방향(위쪽과 아래쪽)으로 물방울에 작용하는 힘의 크기가 비슷하도록 크기가 미시적이어야 합니다.

비. 방울의 전하와 조사 중 변화 (이오 나이저 사용)는 상당히 적은 수의 기본 전하와 동일했습니다. 이것은 기본 전하에 대한 하락 전하의 다중도를 설정하는 것을 더 쉽게 만든다.

에. 방울의 밀도 r은 그것이 움직이는 점성 매질의 밀도 r 0보다 커야 합니다(공기).

d. 방울의 질량은 전체 실험 동안 변하지 않아야 합니다. 이렇게 하려면 방울을 구성하는 기름이 증발하지 않아야 합니다(기름은 물보다 훨씬 천천히 증발함).

커패시터 플레이트가 충전되지 않은 경우(전계 강도 E = 0), 드롭은 천천히 떨어지며 상부 플레이트에서 하부 플레이트로 이동합니다. 커패시터 플레이트가 충전되자마자 방울의 움직임에 변화가 발생했습니다. 방울에 음전하가 있고 커패시터 상부 플레이트에 양전하가 있는 경우 방울의 떨어지는 속도가 느려지고 에서 어느 시점에서 그것은 반대 방향으로 운동 방향을 바꾸었습니다. 그것은 상판을 향해 올라가기 시작했습니다.

계산 실험을 통한 기본 전하의 결정.

부재 시 하락 속도 파악 정전기장(전하는 역할을 하지 않음) 주어진 정전기 장에서 방울이 떨어지는 속도와 Millikan은 방울의 전하를 계산할 수 있습니다.

점성 저항으로 인해 드롭은 운동 시작(또는 운동 조건의 변화) 직후에 일정한(정상) 속도를 얻고 균일하게 움직입니다. 이것 때문에 ㅏ= 0이고 방울의 속도를 찾을 수 있습니다. 우리는 정전기장이 없을 때 정상 속도의 모듈을 나타냅니다 - v g , 다음은 다음과 같습니다.

v g = (m – m 0) g/k(16.5).

커패시터의 전기 회로를 닫으면(그림 1) 충전되고 정전기장이 생성됩니다. 이자형. 이 경우 전하는 추가 힘 q에 의해 작용됩니다. 이자형가리키는. X 축에 대한 투영에서 뉴턴의 법칙과 a = 0을 고려하면 다음과 같은 형식을 취합니다.

-(m – m0) g + q E – k vE = 0(16.6)

vE = (q E – (m – m0) g/k(16.7),

여기서 vE는 커패시터의 정전기장에서 오일 방울의 정상 속도입니다. v E > 0 드롭이 위쪽으로 이동하는 경우 v E< 0, если капля движется вниз. Отсюда следует что

q = (vE + |vg|)k/E(16.8),

정전기장 vg가 없고 vE가 있는 상태에서 정상 상태 속도를 측정함으로써 계수 k = 6 phr을 알면 한 방울의 전하를 결정할 수 있습니다.

k를 찾으려면 방울의 반경을 측정하는 것으로 충분할 것 같습니다(공기의 점도는 다른 실험에서 알려져 있음). 그러나 현미경으로 직접 측정하는 것은 불가능합니다. 낙하 반경은 크기 r = 10 -4 – 10 -6 cm 정도이며, 크기 순서는 빛의 파장과 비슷합니다. 따라서 현미경은 방울의 회절 이미지만 제공하고 실제 치수는 측정할 수 없습니다.

낙하 반경에 대한 정보는 정전기장이 없을 때의 운동에 대한 실험 데이터에서 얻을 수 있습니다. v g를 알고 다음을 고려하면

m - m 0 \u003d (r - r 0) 4 p r 3 / 3 (16.9),

여기서 r은 오일 방울의 밀도,

r = ((9 h v g)/) 1/2 . (16.10).

그의 실험에서 Millikan은 커패시터에 라듐 조각을 가져와서 방울의 전하를 변경했습니다. 이 경우 라듐 방사선은 챔버의 공기를 이온화했으며(그림 1), 그 결과 방울이 추가 양전하 또는 음전하를 포착할 수 있습니다. 그 전에 드롭이 음전하를 띠면 양이온을 그 자체에 붙일 가능성이 더 큽니다. 한편으로 인해 열 운동그들과의 충돌로 인한 음이온의 추가는 배제되지 않습니다. 두 경우 모두 방울의 전하가 변경되고 - 갑자기 - 이동 속도 v E ". (16.10)에 따라 방울의 변경된 전하의 값 q"는 다음 관계식으로 주어집니다.

q" = (|v g | + v E ") k/E(16.11).

(1)과 (3)에서 액적에 부착된 전하의 값이 결정됩니다.

Dq = |q – q"| = k·|v E – v E "|/E = k·(|Dv E |/E) (16.12).

동일한 방울의 전하 값을 비교하면 전하의 변화와 방울 자체의 전하가 동일한 값 e 0 - 기본 전하의 배수임을 확인할 수 있습니다. 그의 수많은 실험에서 Milliken은 다양한 의미전하 q 및 q", 그러나 항상 e 0 = 1.7의 배수를 나타냅니다. . 10 -19 Cl, 즉 q = n e 0 , 여기서 n은 정수입니다. 이것으로부터 Millikan은 e 0 값이 자연에서 가능한 가장 작은 전기량, 즉 전기의 "일부" 또는 원자를 나타낸다고 결론지었습니다. 같은 방울의 움직임 관찰, 즉 각 실험에서 아래(전기장이 없을 때)와 위로(전기장이 있을 때) 움직임에 대해 Millikan은 적시에 전기장을 켜고 끄는 것을 여러 번 반복했습니다. 한 방울의 전하를 측정하는 정확도는 본질적으로 속도를 측정하는 정확도에 달려 있습니다.

R. Milliken은 전하 변화의 불연속적 성질을 경험으로 확립하여 전자의 존재를 확인하고 오일 방울법을 사용하여 한 전자의 전하(원소 전하)를 결정할 수 있었습니다.

현대적 의미전기의 "원자" e 0 = 1.602 . 10-19C 이 값은 기본 전하이며 캐리어는 전자 e 0 = - 1.602입니다. . 10 -19 C 및 양성자 e 0 = +1.602 . 10-19C Millikan의 작업은 물리학에 큰 공헌을 했으며 미래의 과학적 사고 발전에 엄청난 자극을 주었습니다.

시험 문제:

1. 톰슨 방식의 본질은 무엇인가?

2. 실험 설정 방식?

3. 톰슨관?

4. 입자의 질량에 대한 전하의 비율에 대한 공식의 유도는?

5. 전자 및 이온 광학의 주요 작업은 무엇입니까? 그리고 그들은 일반적으로 무엇이라고 부릅니까?

6. "자기초점법"은 언제 발견되었습니까?

7. 그 본질은 무엇입니까?

8. 전자의 비전하는 어떻게 결정됩니까?

9. Millikan의 경험에 따라 설치 다이어그램을 그리십시오.

10. 실험을 수행할 때 어떤 요구 사항을 준수해야 합니까?

11. 전산 실험을 통한 기본 전하의 결정?

12. 드랍율에 따른 드랍 차지 공식의 유도는?

13. 전기의 "원자"의 현대적 의미는 무엇입니까?

세부 정보 범주: 전기 및 자기 게시 날짜: 06/08/2015 05:51 조회수: 5425

물리학의 기본 상수 중 하나는 기본 전하입니다. 이것은 스칼라전자기 상호 작용에 참여하는 신체의 능력을 특성화합니다.

기본 전하는 나눌 수 없는 가장 작은 양전하 또는 음전하로 간주됩니다. 그 값은 전자 전하의 값과 같습니다.

자연적으로 발생하는 모든 전하가 항상 기본 전하의 정수와 같다는 사실은 1752년 정치가이자 외교관이기도 한 정치가이자 외교관이기도 한 유명한 정치가 벤자민 프랭클린이 제안한 최초의 미국인이자 회원이 된 미국인입니다. ~의 러시아 아카데미과학.

벤자민 프랭클린

프랭클린의 가정이 정확하고 하전된 물체 또는 물체 시스템의 전하가 정수 수의 기본 전하로 구성되어 있으면 이 전하는 정수 전자 전하를 포함하는 값만큼 갑자기 변할 수 있습니다.

처음으로 이것은 시카고 대학의 교수인 로버트 밀리켄(Robert Milliken)의 미국 과학자에 의해 확인되었고 상당히 정확하게 결정되었습니다.

밀리칸 체험

Millikan 실험의 계획

Millikan은 1909년 그의 조수인 Harvey Fletcher와 함께 그의 첫 번째 유명한 기름 방울 실험을 했습니다. 그들은 처음에는 물방울의 도움으로 실험을 계획했지만 몇 초 안에 증발하여 결과를 얻기에는 충분하지 않았다고 말합니다. 그런 다음 Milliken은 Fletcher를 약국으로 보내 스프레이 병과 시계 오일 한 병을 구입했습니다. 이것은 경험을 성공시키기에 충분했습니다. 그 후 Millikan은 그를 위해 받았습니다. 노벨상, 그리고 Fletcher의 Ph.D.

로버트 밀리켄

하비 플레처

밀리컨의 실험은 무엇이었습니까?

대전된 기름 방울은 두 금속판 사이의 중력의 영향으로 떨어집니다. 그러나 그들 사이에 전기장이 생성되면 물방울이 떨어지는 것을 막을 것입니다. 전기장의 세기를 측정함으로써 방울의 전하를 결정할 수 있습니다.

실험자들은 용기 내부에 두 개의 축전기 금속판을 배치했습니다. 가장 작은 오일 방울은 스프레이 건의 도움으로 거기에 도입되었으며, 스프레이 건은 공기와의 마찰로 인해 스프레이하는 동안 음으로 대전되었습니다.

전기장이 없으면 물방울이 떨어집니다.

중력 F w = mg의 작용으로 물방울이 떨어지기 시작했습니다. 그러나 그들은 진공이 아니라 매질에 있었기 때문에 공기 저항의 힘으로 인해 자유롭게 떨어지지 않았습니다. Fres = 6πη 0 , 어디 η 공기의 점도이다. 언제 여 그리고 해상도 균형, 낙하는 속도에 따라 균일해졌습니다. v0 . 이 속도를 측정함으로써 과학자는 낙하 반경을 결정했습니다.

전기장의 영향으로 물방울이 "뜨다"

물방울이 떨어지는 순간에 위쪽 플레이트가 양전하를 받고 아래쪽 플레이트가 음전하를 받는 방식으로 플레이트에 전압이 인가되면 드롭이 멈췄습니다. 그는 떠오르는 전기장에 의해 저지되었습니다. 방울이 떠 있는 것 같았다. 이것은 전원이 켜졌을 때 발생했습니다. 정말로 전기장에서 작용하는 힘에 의해 균형 Fr = eE ,

어디 정말로- 중력의 합력과 아르키메데스의 힘.

Fr = 4/3 홍보 3( ρ – ρ 0) g

ρ 는 오일 방울의 밀도입니다.

ρ 0 – 공기 밀도.

아르 자형 는 드롭의 반경입니다.

앎 정말로 그리고 이자형 , 값을 결정할 수 있습니다. 이자형 .

물방울이 오랫동안 고정되어 있는지 확인하는 것이 매우 어려웠기 때문에 Milliken과 Fletcher는 물방울이 정지한 후 매우 낮은 속도로 위쪽으로 이동하기 시작하는 필드를 만들었습니다. V . 이 경우

실험은 여러 번 반복되었습니다. X선이나 자외선 장치를 조사하여 액적에 전하를 부여하였다. 그러나 드롭의 총 요금은 항상 몇 가지 기본 요금과 같았습니다.

1911년 Milliken은 전자의 전하가 1.5924(17) x 10 -19 C임을 발견했습니다. 과학자는 단 1%만 틀렸습니다. 현대 값은 1.602176487(10) x 10 -19C입니다.

아이오페 체험

아브람 페도로비치 이오페

Millikan과 거의 동시에 동시에 그와 독립적으로 러시아 물리학자 Abram Fedorovich Ioffe가 그러한 실험을 수행했다고 말해야합니다. 그리고 그의 실험 설정은 Millikan의 것과 유사했습니다. 그러나 공기가 용기 밖으로 펌핑되었고 진공이 생성되었습니다. 그리고 오일 방울 대신에 Ioff는 아연의 전하를 띤 작은 입자를 사용했습니다. 그들의 움직임은 현미경으로 관찰되었습니다.

아이오페 설치

1- 튜브

2 카메라

3 - 금속판

4 - 현미경

5 - 자외선 방출기

정전기장의 작용으로 아연 알갱이가 떨어졌습니다. 먼지 알갱이의 중력이 전기장에서 작용하는 힘과 같아지자마자 낙하가 멈췄습니다. 먼지 입자의 전하가 변하지 않는 한 움직이지 않고 계속 매달려 있었다. 그러나 자외선에 노출되면 전하가 감소하고 균형이 깨집니다. 그녀는 다시 떨어지기 시작했다. 그런 다음 플레이트의 전하량이 증가했습니다. 이에 따라 전계가 증가하고 낙하가 다시 멈췄다. 이것은 여러 번 수행되었습니다. 그 결과, 먼지 입자의 전하가 소립자의 전하의 배수만큼 변할 때마다 발견되었다.

Ioff는 이 입자의 전하 크기를 계산하지 않았습니다. 그러나 1925년에 물리학자 N.I. 파일럿 플랜트를 약간 수정하고 아연 대신 비스무트 먼지 입자를 사용하여 Dobronravov는 이론을 확인했습니다.