很早曾經,科學家就在研究電。人們曉得這些無形的物質可以從天上的閃電中得到,也可以通過磨擦毛發得到。
1897年,日本化學學家J·J·托馬斯早已確立電壓是由帶負電粒子即電子組成的。1909年,德國科學家羅伯特·密立根開始檢測電壓的電荷。
密立根的油滴實驗
——測電子電量
密立根用一個香射手的噴嘴向一個透明的小袋子里噴油滴,噴射過程會使小油滴帶電。小袋子的底部和頂部分別聯接一個電板,讓一邊成為正電極,另一邊成為負電極,板間就存在勻強電場。
【實驗原理】按油滴作勻速直線運動或靜止兩種運動形式剖析。
1、油滴質量m的測定:
平行極板不加電流,油滴先受重力mg作用而加速增長,因為空氣阻力fr的作用,增長一段距離達到某一速率vg后,油滴將勻速下滑,阻力與重力平衡。
此時有:
式中η是空氣的粘滯系數十大最美物理實驗,a?是油滴的直徑,vg=l/t。考慮到油滴直徑較小,將空氣的粘滯系數進行調整,就可得到油滴的質量m。
2、電子電量q的測定
在兩極板間加上電流U,調節U的數值,使帶電液滴的重力與電場力達到平衡。
這時:mg=Uq/d
即:q=mgd/U
(該實驗測定q還有其它方式,這兒介紹最簡單的一種)
【實驗裝置】
油滴盒
監視器
1896年-1921年間,密立根在世界頂尖學府紐約學院進行了歷時10年的反復試驗后,得出推論:電荷的值是某個固定的常量,最小單位就是單個電子的帶電量,從而獲得1923年諾貝爾化學學獎。
人物的生平
羅伯特·密立根于1868年生于法國莫里森,1886年他步入猶他州的奧柏森學院就讀,他最喜歡的學科就是西班牙語和物理。在1891年結業后在初等數學班兼任教員,在教職期間他很喜愛這個工作,這使他更深入地鉆研數學學。
1893年取得碩士學位,他得到波蘭學院化學系攻讀博士學位的獎金,并被委任為阿根廷學院化學研究員。1895年獲得博士學位,成為哥大化學系建系來結業的第一位化學學博士,此后他留學日本的柏林和哥廷根學院。
1896年,邁克耳孫約請密立根回到新組建的華盛頓學院的實驗室兼任助理。1910年因為他出眾的教學和科研工作十大最美物理實驗,即將提高為正院士。1921年,密立根離開費城學院,轉職到了加洲理工大學兼任數學系的院長。在哪里,他主要研究由維克多-海斯發覺的從外太空來的射線,密立根證明,這種射線確實來自于外太空,但是命名為“宇宙射線”。
身為一位科學家,密立根提出許多重大的發覺,主要是電力領域,光學,原子與分子化學學,他最早的主要成就是在1911年與他的研究生哈維·弗萊徹在知名的油滴實驗中采用“落滴法(-drop)”準確測定電子電荷。1912至1915年,密立根實驗驗證了愛因斯坦的光電多項式并第一個通過直接光電測定給出了普朗克常數的值。
1953年12月19日,因為腎臟病發作病逝,時年85歲。