油滴實驗 | 陰極射線油滴實驗
密立根實驗裝置。油滴實驗(Oil-dropexperiment),是羅伯特·密立根(RobertMillikan)與哈維·福萊柴爾(HarveyFletcher)在1909年所進行的一項物理學實驗,實驗地點位於美國芝加哥大學的瑞爾森物理實驗室(RyersonPhysicalLaboratory)。[1][2][3]羅伯特·密立根因而獲得1923年的諾貝爾物理學獎。此實驗的目的是要測量單一電子的電荷。方法主要是平衡重力與電力,使油滴懸浮於兩片金屬電極之間。並根據已知的電場強度,計算出整顆油滴的總電荷量。重複對許多油滴進行實驗之後,密立根發現所有油滴的總電荷值皆為同一數字的倍數,因此...
密立根實驗裝置。油滴實驗(Oil-drop experiment),是羅伯特·密立根(Robert Millikan)與哈維·福萊柴爾(Harvey Fletcher)在1909年所進行的一項物理學實驗,實驗地點位於美國芝加哥大學的瑞爾森物理實驗室(Ryerson Physical Laboratory)。[1][2][3]羅伯特·密立根因而獲得1923年的諾貝爾物理學獎。
此實驗的目的是要測量單一電子的電荷。方法主要是平衡重力與電力,使油滴懸浮於兩片金屬電極之間。並根據已知的電場強度,計算出整顆油滴的總電荷量。重複對許多油滴進行實驗之後,密立根發現所有油滴的總電荷值皆為同一數字的倍數,因此認定此數值為單一電子的負電荷e:
e=1.602⋅10−19{displaystyle e=1{.}602cdot 10{-19}} 庫侖到2006年為止,已知基本電荷值為1.60217653(14) x 10−19庫侖[4]。密立根在諾貝爾獎頒獎典禮上,表示他的計算值為4.774(5) x 10−10靜庫侖[5](等於1.5924(17) x 10−19庫侖)。現在已知的數值與密立根的結果差異小於百分之一,但仍比密立根測量結果的標準誤差(standard error)大了5倍,因此具有統計學上的顯著差異。
實驗裝置[編輯] 密立根的原本的油滴實驗設備, 大約1909-1910年。密立根設置了一個均勻電場,方法是將兩塊金屬板以水平方式平行排列,作為兩極,兩極之間可產生相當大的電位差。金屬板上有四個小洞,其中三個是用來將光線射入裝置中,另外一個則設有一部顯微鏡,用以觀測實驗。噴入平板中的油滴可經由控制電場來改變位置。
為了避免油滴因為光線照射蒸發而使誤差增加,此實驗使用蒸氣壓較低的油。其中少數的油滴在噴入平板之前,因為與噴嘴摩擦而獲得電荷,成為實驗對象。
實驗與原理[編輯] 油滴實驗簡圖。在此實驗中,油滴的運動方向共受四個力量影響:
空氣阻力(向上) 重力(向下) 浮力(向上) 電場力(向上)首先噴入的油滴會因為電場尚未開啟而下墜(以重力加速度),並很快的因為與空氣的摩擦而到達終端速度(等速下墜)。接著開啟電場,假如此電場強度夠強(或稱電場力,FE),那麼將會使部分具有電荷的油滴開...