Meetodid: otseste vaatluste kvantitatiivne võrdlemine teooriaga.
Katse otsesus: otsene vaatlus + teoreetiline analüüs.
Uuritavate tingimuste kunstlikkus: kunstlikud tingimused, mille korral kasutatav mudel on rakendatav.
Uuritud põhiprintsiipe: elektrilaengu diskreetsus.
Kuupäev: 1910-1913.
Robert Andrews Millikani (1858-1953) katses uuriti õli mikrotilku To(vt joonist paremal), elektrifitseeritud õhuga hõõrdumisel, samuti ultraviolettkiirgusega ioniseeritud õhuioonide püüdmisega. Kui selline tilk asetatakse õhuga vertikaalsesse anumasse, hakkab see langema ja peagi kehtestatakse selle püsiv langemiskiirus, mis vastab Archimedese jõu, viskoosse hõõrdejõu ja gravitatsioonijõu tasakaalule: voolu metallilaengu inerts
kus on vastavalt tilga tihedus, maht ja raadius, on õhutakistuse koefitsient, väljendatuna selle viskoossuse kaudu vastavalt Stokesi seadusele, on õhu tihedus. Kui nüüd luuakse anumasse vertikaalselt suunatud intensiivsusega väli, siis ülaltoodud võrrandi vasakule küljele ilmub termin, kus on tilga laeng. Katses õli läbib spetsiaalse pihustuskambri R, suunati kahe metallplaadi vahele, mille potentsiaalide vahe oli kuni mitu kilovolti (vt joonis). Alguses, kui pinge oli välja lülitatud, hakkas langus langema, samal ajal kui seda jälgiti mikroskoobi all. M, fikseerides püsiva languse kiiruse. Enne aga, kui tilk põhjaplaadile langes, lülitati pinge sisse nii, et elektriväli tõstis tilka ning arvutati ülespoole tõusva languse püsikiirus. Väljakut õigeaegselt sisse ja välja lülitades oli kukkumine sunnitud mitu korda tõusma ja langema, samas kui selle laengu arvutamine polnud keeruline. Selgus, et see oli erinevatel mõõtmistel erinev, kuid kogu aeg sama väärtuse kordne. elementaarlaeng
See laengu väärtus seostati hiljem elektroni laenguga. Tegelikult arvatakse, et tilk püüdis liikumise käigus lihtsalt positiivse või negatiivse laenguga ioone.
Kui rääkida Millikani katse iseärasustest, siis võib öelda, et selles kasutati spetsiaalselt puhastatud õhku ning kambrit, mida mööda tilk tõusis ja langes, valgustati elektrikaare valgusega. Ühest küljest muutis see tilga nähtavaks ja teisest küljest ioniseeris õhku, mis võimaldas tilgal oma ioone kinni püüda. Lisaks, nagu joonisel näha, asus pihusti ülemise plaadi kohal, mis aga sisaldas väikest auku. O, mille kaudu plaatidevahelisse ruumi, milles elektriväli eksisteeris, langesid vaid üksikud tilgad. Millikani katses kasutati mikromeetri suurust tilka.
Sarnase katse viis läbi Abram Fedorovich Ioffe (1890-1960) vaid paariaastase erinevusega (Ioffe avaldas oma töö 1913. aastal Millikani järgi, nii et viimasele viidatakse kirjanduses tavaliselt). Tema katses ei tasakaalustatud elektriväljaga mitte õlitilku, vaid metallist tolmuosakesi, mis elektrifitseeriti ioniseeriva kiirguse abil (siin pidi aga laeng olema alati positiivne, kuna tolmutera pidi elektrone kaotama selle kiirguse kvantide neeldumise tulemus). Kuna metalli tihedus on palju suurem kui õhu tihedus, on Archimedese jõud tähtsusetu, lisaks täheldati Ioffe katses osakeste tasakaalu, mitte nende ühtlast liikumist, mis saadi pinge reguleerimisega plaadid.
Ioffe katse eripära oli see, et kondensaatorikambrisse paisatud tolmuosakesed ei olnud algselt neutraalsed, kuid oli näha, et ultraviolettkiirguse toimel kaotasid nad negatiivse laengu, mis viitas just sellele elektronlaengu märgile. See pole midagi muud kui Stoletov avastatud ja uuritud fotoelektriline efekt.
Millikani ja Ioffe katsete tulemusena tehti kindlaks füüsika jaoks fundamentaalne fakt - elektrilaengu diskreetsus - ja leiti diskreetsuse kvantitatiivne tunnus. Sellegipoolest on kaasaegses teoreetilises füüsikas objekte, millel on murdosa laeng. Need on kvargid, mille laengud absoluutväärtuses on võrdsed elementaarlaengutega. Need osakesed aga ei eksisteeri vabal kujul ja nende seotud olekutel – hadronitel – on juba terve laeng (elementaarühikutes). Sellegipoolest saadi hadronite poolt suure energiaga osakeste hajutamise katsetes tõepoolest nende sees olevate kvarkide laengute väärtused, mis on elementaarlaengu kolmandiku kordsed.
Elementaarelektrilaengu väärtus on tihedalt seotud dimensioonituga peenstruktuuri konstant, mis määrab elektromagnetilise interaktsiooni tugevuse ja on tänapäeval tuntud hämmastava täpsusega:
Ühe teoreetilise seletuse laengu diskreetsusele pakkusid 20. sajandi alguses välja Kaluza ja Klein, lähtudes kõrgemate aegruumi dimensioonide kontseptsioonist. Sellegipoolest on elektrilaengu diskreetsus tänapäeval aktsepteeritud, kuid seda ei selgitata.
Pilet 8. Aatomi ehitus. Ioffe ja Millikani katsed. Rutherfordi kogemus. Aatomi struktuur ja perioodilisustabel. Tuuma ehitus.
Katsetage laengu jaotamist 2 elektromeetril. Kas tasu jagamisel on piir? On laetud osake, millel on väikseim laeng, mida ei saa eraldada. Väikseimate väikseima elektrilaenguga osakeste olemasolu on tõestatud paljude katsetega. Ioff ja Millikan. AT Oma katsetes elektrifitseerisid nad väikesed tsingi tolmuosakesed. Tolmuosakeste laengut muudeti mitu korda ja arvutati. Seda tehti mitu korda. Sel juhul osutus tasu iga kord erinevaks. Kuid kõik selle muudatused olid täisarv kordi (st 2, 3, 4 jne) rohkem kui teatud minimaalne tasu. Seda tulemust saab seletada ainult nii. Tsingitolmu tera külge kinnitatakse või eraldatakse ainult väikseim laeng (või täisarv selliseid laenguid). See tasu ei ole enam jagatav. Väikseima laenguga osakest nimetatakse elektron.
Elektron on väga väike. Elektroni mass on 9,1 10-19 kg. See mass on umbes 3700 korda väiksem kui vesiniku molekuli mass, mis on molekulidest väikseim.
Elektrilaeng on elektroni üks põhiomadusi. On võimatu ette kujutada, et seda laengut saab elektronilt eemaldada. Nad on üksteisest lahutamatud. Elektron on väikseima negatiivse laenguga osake. Selle laeng on -1,6 10-19 C.
Aatomite struktuur
1896 - J. J. Thomson avastas elektroni. 1903. aastal - J. J. Thomson oletas, et elektron on aatomi sees. Kuid aatom tervikuna on neutraalne, nii et teadlane tegi ettepaneku, et negatiivsed elektronid on aatomis ümbritsetud positiivselt laetud ainega. Aatom on J. Thomsoni järgi väga sarnane "rosinapudinguga", kus "puder" on aatomi positiivselt laetud aine ja elektronid on selles "rosinad".
https://pandia.ru/text/78/203/images/image002_67.jpg" alt="(!LANG:Ehitus" align="left" width="103" height="307 src=">!}
Mõned alfaosakesed läbisid fooliumi, moodustades ekraanil hägususe, ja teiste alfaosakeste jäljed fikseeriti külgekraanidele. Kogemused on näidanud, et aatomi positiivne laeng on koondunud väga väikesesse ruumalasse – tuumasse ja aatomituumade vahel on suured vahed.
Rutherford näitas, et Thomsoni mudel oli tema katsetega vastuolus.
Rutherfordi aatomi struktuuri tuuma- (planetaarne) mudel.
1911. aastal - Rutherford pakkus välja aatomi struktuuri kaasaegse tuuma (planetaarse) mudeli
Rutherford avastas aatomi struktuuri 5 aastat. Viis pikka aastat viis ta läbi katseid aatomi struktuuri uurimisel.
Rutherford leidis, et:
Aatomi keskmes on tuum, mille suurus on kordades väiksem aatomi enda suurusest. Elektronid liiguvad orbiitidel ümber tuuma.
Peaaegu kogu aatomi mass on koondunud selle tuuma. Kõigi elektronide negatiivne kogulaeng on võrdne aatomituuma positiivse kogulaenguga ja kompenseerib selle.
Tuum sisaldab positiivselt laetud osakesi. Neid kutsuti prootonid. Iga prootoni mass on 1840 korda suurem kui elektroni mass.
Prootoni laeng on positiivne ja absoluutväärtuselt võrdne elektroni laenguga.
Lisaks prootonitele sisaldavad aatomite tuumad rohkem neutraalsed (laenguta) osakesed. Nad said nime neutronid.
Neutroni mass ei ole palju suurem kui prootoni mass. Niisiis, Aatomi ehitus on järgmine: aatomi keskmes on tuum, mis koosneb prootonitest ja neutronitest ning elektronid liiguvad ümber tuuma.
Üldiselt pole see tasuline neutraalne sest tema tuuma positiivne laeng on võrdne kõigi tema elektronide negatiivse laenguga.
Kuid aatom, mis on kaotanud ühe või mitu elektroni, ei ole enam neutraalne, vaid sellel on positiivne laeng. Seda nimetatakse siis positiivne ioon.
Täheldatakse ka vastupidist. Neutraalse aatomi külge on kinnitatud lisaelektron. Sel juhul omandab aatom negatiivse laengu ja muutub negatiivne ioon.
Ettekanne teemal: FüüsikaA. F. Ioffe ja R. E. Milliken. Nende elutee. Ioffe-Millikeni kogemus
1 18-st
Ettekanne teemal: FüüsikaA. F. Ioffe ja R. E. Milliken. Nende elutee. Ioffe-Millikeni kogemus
slaid number 1
Slaidi kirjeldus:
slaid number 2
Slaidi kirjeldus:
slaid number 3
Slaidi kirjeldus:
Ioffe-Millikeni eksperiment 19. sajandi lõpuks tehti mitmete väga erinevate katsetega kindlaks, et on olemas teatud negatiivse laengu kandja, mida nimetati elektroniks. See oli aga tegelikult oletuslik ühik, sest vaatamata praktilise materjali rohkusele ei ole tehtud ühtegi katset, milles osaleks üks elektron. Ei olnud teada, kas erinevate ainete jaoks on elektronide sordid või on see alati sama, millist laengut elektron kannab, kas laeng võib eksisteerida osakesest eraldi. Üldiselt toimusid teadusringkondades tulised vaidlused elektroni üle ja puudus piisav praktiline alus, mis ühemõtteliselt kõik vaidlused peataks.
slaid number 4
Slaidi kirjeldus:
Joonisel on kujutatud A. F. Ioffe katses kasutatud installatsiooni skeem. Suletud anumas, millest õhk evakueeriti kõrgvaakumisse, oli kaks horisontaalselt asetatud metallplaati P. Kambrist A läbi ava O plaatidevahelisse ruumi sattusid väikesed laetud tsingi tolmuosakesed. Neid tolmuosakesi vaadeldi mikroskoobi all. Joonisel on kujutatud A. F. Ioffe katses kasutatud installatsiooni skeem. Suletud anumas, millest õhk evakueeriti kõrgvaakumisse, oli kaks horisontaalselt asetatud metallplaati P. Kambrist A läbi ava O plaatidevahelisse ruumi sattusid väikesed laetud tsingi tolmuosakesed. Neid tolmuosakesi vaadeldi mikroskoobi all.
slaid number 5
Slaidi kirjeldus:
Seega langevad laetud tolmuosakesed ja tilgad vaakumis ülemisest plaadist põhja, kuid selle protsessi saab peatada, kui ülemine plaat on laetud positiivselt ja alumine plaat on laetud negatiivselt. Seega langevad laetud tolmuosakesed ja tilgad vaakumis ülemisest plaadist põhja, kuid selle protsessi saab peatada, kui ülemine plaat on laetud positiivselt ja alumine plaat on laetud negatiivselt. Saadud elektriväli mõjub Coulombi jõudude poolt laetud osakestele, takistades nende kukkumist. Laengu suurust reguleerides tagasid nad tolmuosakeste hõljumise plaatide vahel keskel. Järgmisena vähendati tolmuosakeste või tilkade laengut, kiiritades neid röntgeni- või ultraviolettvalgusega. Laengu kaotades hakkasid tolmuosakesed uuesti langema, need peatati taas plaatide laengu reguleerimisega. Seda protsessi korrati mitu korda, arvutades spetsiaalsete valemite abil tilkade ja tolmuosakeste laengu. Nende uuringute tulemusena oli võimalik kindlaks teha, et tolmuosakeste või tilkade laeng muutus alati hüppeliselt, rangelt määratletud väärtuse või selle väärtuse kordse suuruse võrra.
slaid number 6
Slaidi kirjeldus:
Abram Fedorovich Ioffe Abram Fedorovitš Ioffe on vene füüsik, kes tegi palju fundamentaalseid avastusi ja viis läbi tohutul hulgal uuringuid, sealhulgas elektroonika valdkonnas. Ta viis läbi pooljuhtmaterjalide omaduste uurimist, avastas metall-dielektrilise ülemineku alaldusomaduse, mida hiljem selgitati tunneliefekti teooria abil, ning pakkus välja võimaluse muuta valgust elektrivooluks.
slaid number 7
Slaidi kirjeldus:
Abram Fedorovitš sündis 14. oktoobril 1980 Romnõi linnas Poltava provintsis (praegu Poltava piirkond, Ukraina) kaupmehe perekonnas. Kuna Aabrami isa oli üsna rikas mees, ei tahtnud ta oma pojale head haridust anda. 1897. aastal sai Ioffe keskhariduse oma sünnilinna reaalkoolis. 1902. aastal lõpetas ta Peterburi Tehnoloogiainstituudi ja astus Saksamaale Müncheni Ülikooli. Münchenis töötab ta Wilhelm Conrad Roentgeni enda käe all. Wilhelm Conrad, nähes õpilase töökust ja mitte mingil juhul annet, püüab veenda Abramit Münchenisse jääma ja teadustööd jätkama, kuid Ioffe osutus oma riigi patrioodiks. Pärast ülikooli lõpetamist 1906. aastal, olles saanud filosoofiadoktori kraadi, naasis ta Venemaale. Abram Fedorovitš sündis 14. oktoobril 1980 Romnõi linnas Poltava provintsis (praegu Poltava piirkond, Ukraina) kaupmehe perekonnas. Kuna Aabrami isa oli üsna rikas mees, ei tahtnud ta oma pojale head haridust anda. 1897. aastal sai Ioffe keskhariduse oma sünnilinna reaalkoolis. 1902. aastal lõpetas ta Peterburi Tehnoloogiainstituudi ja astus Saksamaale Müncheni Ülikooli. Münchenis töötab ta Wilhelm Conrad Roentgeni enda käe all. Wilhelm Conrad, nähes õpilase töökust ja mitte mingil juhul annet, püüab veenda Abramit Münchenisse jääma ja teadustööd jätkama, kuid Ioffe osutus oma riigi patrioodiks. Pärast ülikooli lõpetamist 1906. aastal, olles saanud filosoofiadoktori kraadi, naasis ta Venemaale.
slaid number 8
Slaidi kirjeldus:
Venemaal saab Ioffe tööle Polütehnilisse Instituuti. 1911. aastal määrab ta katseliselt elektroni laengu suuruse, kasutades sama meetodit nagu Robert Milliken (metalliosakesed tasakaalustati elektri- ja gravitatsiooniväljas). Tänu sellele, et Ioffe avaldas oma töö alles kaks aastat hiljem, läks elektronlaengu mõõtmise avastamise au Ameerika füüsikule. Lisaks laengu määramisele tõestas Ioffe elektronide olemasolu reaalsust ainest sõltumatult, uuris elektronide voolu magnetilist mõju ja tõestas elektronide emissiooni staatilisust välise fotoelektrilise efekti ajal. Venemaal saab Ioffe tööle Polütehnilisse Instituuti. 1911. aastal määrab ta katseliselt elektroni laengu suuruse, kasutades sama meetodit nagu Robert Milliken (metalliosakesed tasakaalustati elektri- ja gravitatsiooniväljas). Tänu sellele, et Ioffe avaldas oma töö alles kaks aastat hiljem, läks elektronlaengu mõõtmise avastamise au Ameerika füüsikule. Lisaks laengu määramisele tõestas Ioffe elektronide olemasolu reaalsust ainest sõltumatult, uuris elektronide voolu magnetilist mõju ja tõestas elektronide emissiooni staatilisust välise fotoelektrilise efekti ajal.
slaid number 9
Slaidi kirjeldus:
1913. aastal kaitses Abram Fedorovitš kandidaadi- ja kaks aastat hiljem doktorikraadi füüsikas, mis käsitles kvartsi elastsus- ja elektriomadusi. Ajavahemikul 1916–1923 uuris ta aktiivselt erinevate kristallide elektrijuhtivuse mehhanismi. 1923. aastal alustati just Ioffe initsiatiivil tollal täiesti uudsete materjalide – pooljuhtide – fundamentaalseid uuringuid ja omadusi. Esimene töö selles vallas viidi läbi ühe vene füüsiku otsesel osalusel ning käsitles pooljuhi ja metalli vaheliste elektrinähtuste analüüsi. Ta avastas metall-pooljuhtide ülemineku alaldamise omaduse, mis leidis kinnitust alles 40 aastat hiljem tunneliefekti teooria abil. 1913. aastal kaitses Abram Fedorovitš kandidaadi- ja kaks aastat hiljem doktorikraadi füüsikas, mis käsitles kvartsi elastsus- ja elektriomadusi. Ajavahemikul 1916–1923 uuris ta aktiivselt erinevate kristallide elektrijuhtivuse mehhanismi. 1923. aastal alustati just Ioffe initsiatiivil tollal täiesti uudsete materjalide – pooljuhtide – fundamentaalseid uuringuid ja omadusi. Esimene töö selles vallas viidi läbi ühe vene füüsiku otsesel osalusel ning käsitles pooljuhi ja metalli vaheliste elektrinähtuste analüüsi. Ta avastas metall-pooljuhtide ülemineku alaldamise omaduse, mis leidis kinnitust alles 40 aastat hiljem tunneliefekti teooria abil.
slaid number 10
Slaidi kirjeldus:
Pooljuhtides fotoelektrilist efekti uurides avaldas Ioffe toona üsna julget mõtet, et sarnasel viisil oleks võimalik valgusenergia muundada elektrivooluks. See sai tulevikus eelduseks fotoelektriliste generaatorite ja eelkõige ränimuundurite loomisele, mida hiljem kasutati päikesepatareide osana. Abram Fedorovitš loob koos oma õpilastega süsteemi pooljuhtide klassifitseerimiseks ning meetodi nende põhiliste elektriliste ja füüsikaliste omaduste määramiseks. Eelkõige sai nende termoelektriliste omaduste uurimine hiljem aluseks pooljuhttermoelektriliste külmikute loomisele, mida kasutatakse laialdaselt kogu maailmas raadioelektroonika, mõõteriistade ja kosmosebioloogia valdkonnas. Pooljuhtides fotoelektrilist efekti uurides avaldas Ioffe toona üsna julget mõtet, et sarnasel viisil oleks võimalik valgusenergia muundada elektrivooluks. See sai tulevikus eelduseks fotoelektriliste generaatorite ja eelkõige ränimuundurite loomisele, mida hiljem kasutati päikesepatareide osana. Abram Fedorovitš loob koos oma õpilastega süsteemi pooljuhtide klassifitseerimiseks ning meetodi nende põhiliste elektriliste ja füüsikaliste omaduste määramiseks. Eelkõige sai nende termoelektriliste omaduste uurimine hiljem aluseks pooljuhttermoelektriliste külmikute loomisele, mida kasutatakse laialdaselt kogu maailmas raadioelektroonika, mõõteriistade ja kosmosebioloogia valdkonnas.
slaid number 11
Slaidi kirjeldus:
Abram Fedorovich Ioffe andis tohutu panuse füüsika ja elektroonika kujunemisse ja arengusse. Ta oli paljude Teaduste Akadeemiate liige (Berliini ja Goetingeni, Ameerika, Itaalia), samuti paljude ülikoolide auliige üle maailma. Ta on pälvinud oma saavutuste ja teadustöö eest mitmeid auhindu. Abram Fedorovitš suri 14. oktoobril 1960. aastal. Abram Fedorovich Ioffe andis tohutu panuse füüsika ja elektroonika kujunemisse ja arengusse. Ta oli paljude Teaduste Akadeemiate liige (Berliini ja Goetingeni, Ameerika, Itaalia), samuti paljude ülikoolide auliige üle maailma. Ta on pälvinud oma saavutuste ja teadustöö eest mitmeid auhindu. Abram Fedorovitš suri 14. oktoobril 1960. aastal.
slaid number 12
Slaidi kirjeldus:
Milliken Robert Andrus Ameerika füüsik Robert Milliken sündis Morrisonis (Illinois) 22. märtsil 1868 preestri perekonnas. Pärast keskkooli lõpetamist astub Robert Ohios Oberlini kolledžisse. Seal keskendusid tema huvid matemaatikale ja vanakreeka keelele. Raha teenimise huvides selgitas ta kaks aastat kolledžis füüsikat. 1891 sai Millikan bakalaureusekraadi ja 1893 magistrikraadi füüsikas.
slaid number 13
Slaidi kirjeldus:
Columbia ülikoolis õppis Milliken kuulsa füüsiku M.I.Pupini juhendamisel. Ühe suve veetis ta Chicago ülikoolis, kus töötas kuulsa eksperimentaalfüüsiku Albert Abraham Michelsoni käe all. Columbia ülikoolis õppis Milliken kuulsa füüsiku M.I.Pupini juhendamisel. Ühe suve veetis ta Chicago ülikoolis, kus töötas kuulsa eksperimentaalfüüsiku Albert Abraham Michelsoni käe all.
Slaidi kirjeldus:
1896 naasis Millikan Chicago ülikooli, kus temast sai Michelsoni assistent. 1896 naasis Millikan Chicago ülikooli, kus temast sai Michelsoni assistent. Järgmise kaheteistkümne aasta jooksul kirjutas Milliken mitmeid füüsikaõpikuid, mis võeti vastu kolledžite ja keskkoolide õpikutena (koos täiendustega jäid need selleks üle 50 aasta). 1910 Millikan määrati füüsikaprofessoriks.
slaid number 16
Slaidi kirjeldus:
Robert Milliken töötas välja tilkmeetodi, mis võimaldas mõõta üksikute elektronide ja prootonite laengut (1910 - 1914), suur hulk katseid elektronlaengu täpseks arvutamiseks. Nii tõestas ta katseliselt elektrilaengu diskreetsust ja määras esimest korda täpselt selle väärtuse (4,774 * 10^-10 elektrostaatilist ühikut). Ta kontrollis Einsteini võrrandit fotoelektrilise efekti jaoks nähtavate ja ultraviolettkiirte piirkonnas ning määras Plancki konstandi (1914). Robert Milliken töötas välja tilkmeetodi, mis võimaldas mõõta üksikute elektronide ja prootonite laengut (1910 - 1914), suur hulk katseid elektronlaengu täpseks arvutamiseks. Nii tõestas ta katseliselt elektrilaengu diskreetsust ja määras esimest korda täpselt selle väärtuse (4,774 * 10^-10 elektrostaatilist ühikut). Ta kontrollis Einsteini võrrandit fotoelektrilise efekti jaoks nähtavate ja ultraviolettkiirte piirkonnas ning määras Plancki konstandi (1914).
slaid number 17
Slaidi kirjeldus:
1921 Milliken määrati uue Bridgesive Physical Laboratory direktoriks ja California Tehnoloogiainstituudi täitevkomitee esimeheks. 1921 Milliken määrati uue Bridgesive Physical Laboratory direktoriks ja California Tehnoloogiainstituudi täitevkomitee esimeheks. Siin viis ta läbi suure kosmiliste kiirte uuringute tsükli, eriti katsed (1921–1922) isesalvestavate elektroskoopidega õhuratastega 15 500 m kõrgusel.
slaid number 18
Slaidi kirjeldus:
Aastatel 1925-1927. Millikan demonstreeris, et kosmilise kiirguse ioniseeriv toime kahaneb sügavusega ning kinnitas nende "kosmiliste kiirte" maavälist päritolu. Kosmiliste osakeste trajektoore uurides avastas ta neis alfaosakesed, kiired elektronid, prootonid, neutronid, positronid ja gamma kvantid. Sõltumata Vernovist avastas ta kosmiliste kiirte laiuskraadi mõju stratosfääris. Aastatel 1925-1927. Millikan demonstreeris, et kosmilise kiirguse ioniseeriv toime kahaneb sügavusega ning kinnitas nende "kosmiliste kiirte" maavälist päritolu. Kosmiliste osakeste trajektoore uurides avastas ta neis alfaosakesed, kiired elektronid, prootonid, neutronid, positronid ja gamma kvantid. Sõltumata Vernovist avastas ta kosmiliste kiirte laiuskraadi mõju stratosfääris.
Üksikasjad Kategooria: Elekter ja magnetism Postitatud 08.06.2015 05:51 Vaatamisi: 5425Üks füüsika põhikonstante on elementaarne elektrilaeng. See on skalaarsuurus, mis iseloomustab füüsiliste kehade võimet osaleda elektromagnetilises vastasmõjus.
Elementaarseks elektrilaenguks loetakse väikseimat positiivset või negatiivset laengut, mida ei saa jagada. Selle väärtus on võrdne elektroni laengu väärtusega.
Asjaolu, et iga looduslikult esinev elektrilaeng on alati võrdne elementaarlaengute täisarvuga, soovitas 1752. aastal kuulus poliitik Benjamin Franklin, poliitik ja diplomaat, kes tegeles ka teadusliku ja leidliku tegevusega, esimene ameeriklane, kes sai liikmeks. Venemaa Teaduste Akadeemiast.
Benjamin Franklin
Kui Franklini eeldus on õige ja mis tahes laetud keha või kehade süsteemi elektrilaeng koosneb täisarvust elementaarlaenguid, siis võib see laeng järsult muutuda väärtuse võrra, mis sisaldab täisarvu elektronlaenguid.
Esimest korda kinnitas ja üsna täpselt määras seda Ameerika teadlane, Chicago ülikooli professor Robert Milliken.
Millikani kogemus
Millikani eksperimendi skeem
Millikan tegi oma esimese kuulsa õlitilkade katse 1909. aastal koos oma assistendi Harvey Fletcheriga. Nad ütlevad, et algul plaanisid nad katset teha veetilkade abil, kuid need aurustusid mõne sekundiga, millest tulemuse saamiseks ilmselgelt ei piisanud. Seejärel saatis Milliken Fletcheri apteeki, kust ta ostis pihustuspudeli ja pudeli kellaõli. Sellest piisas, et kogemus õnnestuks. Seejärel sai Milliken selle eest Nobeli preemia ja Fletcher sai doktorikraadi.
Robert Milliken
Harvey Fletcher
Mis oli Millikani eksperiment?
Elektrifitseeritud õlitilk langeb raskusjõu mõjul kahe metallplaadi vahele. Aga kui nende vahele tekib elektriväli, hoiab see tilka kukkumast. Elektrivälja tugevust mõõtes saab määrata tilga laengu.
Katsetajad asetasid kaks kondensaatori metallplaati anuma sisse. Sinna viidi pihustuspüstoli abil sisse väikseimad õlipiisad, mis õhu hõõrdumise tõttu pritsimisel negatiivselt laetud.
Elektrivälja puudumisel langeb piisk
Gravitatsiooni mõjul F w = mg hakkasid tilgad allapoole langema. Kuid kuna need ei olnud vaakumis, vaid keskkonnas, siis õhutakistuse jõud takistas neil vabalt kukkuda Fres = 6πη rv 0 , kus η on õhu viskoossus. Millal Fw ja F res tasakaalus, kukkumine muutus kiirusega ühtlaseks v0 . Seda kiirust mõõtes määras teadlane langemise raadiuse.
Elektrivälja mõjul "hõljub" piisk
Kui hetkel tilk langes, pandi plaatidele pinge nii, et ülemine plaat sai positiivse ja alumine negatiivse laengu, siis kukkumine peatus. Teda takistas tekkiv elektriväli. Piisad tundusid hõljuvat. See juhtus siis, kui võimu F r tasakaalustatud elektriväljast mõjuva jõuga F r = eE ,
kus F r- resultantne gravitatsioonijõud ja Archimedese jõud.
F r = 4/3 pr 3 ( ρ – ρ 0) g
ρ on õlitilga tihedus;
ρ 0 – õhu tihedus.
r on languse raadius.
Teades F r ja E , on võimalik väärtust määrata e .
Kuna oli väga raske tagada, et tilk püsiks pikka aega paigal, lõid Milliken ja Fletcher välja, kus piisk hakkas pärast peatumist väga väikese kiirusega ülespoole liikuma. v . Sel juhul
Katseid korrati mitu korda. Laengud kanti tilkadele kiiritades neid röntgeni- või ultraviolettseadmega. Kuid iga kord oli tilga kogulaeng alati võrdne mitme elementaarlaenguga.
1911. aastal leidis Milliken, et elektroni laeng on 1,5924(17) x 10 -19 C. Teadlane eksis vaid 1%. Selle kaasaegne väärtus on 1,602176487 (10) x 10 -19 C.
Mul on kogemusi
Abram Fedorovitš Ioffe
Peab ütlema, et peaaegu samaaegselt Millikaniga, kuid temast sõltumatult, viis selliseid katseid läbi vene füüsik Abram Fedorovitš Ioffe. Ja tema katseseade sarnanes Millikani omaga. Kuid anumast pumbati õhku välja ja sinna tekkis vaakum. Ja õlipiiskade asemel kasutas Ioffe väikeseid laetud tsingiosakesi. Nende liikumist jälgiti mikroskoobi all.
Ioff paigaldus
1- toru
2-kaamera
3 - metallplaadid
4 - mikroskoop
5 - ultraviolettkiirguse kiirgaja
Elektrostaatilise välja mõjul kukkus tsingitera. Niipea, kui tolmutera gravitatsioon võrdus talle elektriväljast mõjuva jõuga, kukkumine peatus. Kuni tolmuosakese laeng ei muutunud, jäi see liikumatult rippuma. Kuid kui see puutus kokku ultraviolettvalgusega, siis selle laeng vähenes ja tasakaal häiriti. Ta hakkas uuesti kukkuma. Seejärel suurendati plaatide laengu kogust. Sellest lähtuvalt suurenes elektriväli ja kukkumine peatus uuesti. Seda tehti mitu korda. Selle tulemusena leiti, et iga kord, kui tolmuosakese laeng muutus elementaarosakese laengu kordse võrra.
Ioff ei arvutanud selle osakese laengu suurust. Kuid pärast sarnase katse läbiviimist 1925. aastal koos füüsiku N.I. Dobronravov, olles piloottehast veidi muutnud ja tsingi asemel vismutitolmu osakesi kasutanud, kinnitas ta teooriat
19. sajandi lõpuks tehti mitmete väga erinevate katsetega kindlaks, et on olemas teatud negatiivse laengu kandja, mida nimetati elektroniks.
See oli aga tegelikult oletuslik ühik, sest vaatamata praktilise materjali rohkusele ei ole tehtud ühtegi katset, milles osaleks üks elektron.
Ei olnud teada, kas erinevate ainete jaoks on elektronide sordid või on see alati sama, millist laengut elektron kannab, kas laeng võib eksisteerida osakesest eraldi.
Üldiselt toimusid teadusringkondades tulised vaidlused elektroni üle ja puudus piisav praktiline alus, mis ühemõtteliselt kõik vaidlused peataks.
Ioffe ja Millikani uurimus elektronist: kuidas see oli
Et leida küsimustele üksteisest sõltumatult vastuseid, viisid kaks teadlast aastatel 1910-1911 läbi katsed, et uurida üksikute elektronide käitumist. Need olid vene füüsik Abram Ioffe ja Ameerika teadlane Robert Milliken.
Oma katsetes kasutasid nad veidi erinevaid seadeid, kuid olemus ja põhimõte olid samad. Niisiis võtsid nad suletud anuma, millest õhk pumbati välja vaakumolekusse.
Anuma sees oli kaks metallplaati, millele võis anda teatud laengu, samuti negatiivselt laetud õlipiiskade või tolmuosakeste pilv, mida sai jälgida spetsiaalselt varustatud mikroskoobi kaudu.
Seega langevad laetud tolmuosakesed ja tilgad vaakumis ülemisest plaadist põhja, kuid selle protsessi saab peatada, kui ülemine plaat on laetud positiivselt ja alumine plaat on laetud negatiivselt.
Saadud elektriväli mõjub Coulombi jõudude poolt laetud osakestele, takistades nende kukkumist. Laengu suurust reguleerides tagasid nad tolmuosakeste hõljumise plaatide vahel keskel.
Järgmisena vähendati tolmuosakeste või tilkade laengut, kiiritades neid röntgeni- või ultraviolettvalgusega. Laengu kaotades hakkasid tolmuosakesed uuesti langema, need peatati taas plaatide laengu reguleerimisega. Seda protsessi korrati mitu korda, arvutades spetsiaalsete valemite abil tilkade ja tolmuosakeste laengu.
Nende uuringute tulemusena oli võimalik kindlaks teha, et tolmuosakeste või tilkade laeng muutus alati hüppeliselt, rangelt määratletud väärtuse või selle väärtuse kordse suuruse võrra.
Katse olemus on minimaalne negatiivne laeng
See minimaalne väärtus on minimaalne või elementaarne negatiivne elektrilaeng. See laeng lahkus alati mitte iseenesest, vaid koos aineosakesega.
Nii tehti järeldus väikese aineosakese olemasolu kohta, mis kannab endas jagamatut elektrilaengut, elektroni laengut.
Elektroni hüpoteetiline olemasolu sai praktilise kinnituse, lõpetades kõik vaidlused, kuna nüüd ei suutnud isegi kõige tulihingelised skeptikud eitada elektroni olemasolu rangelt määratletud laenguga, sama erinevate ainete puhul, nagu seda tõestasid sõltumatud eksperimentaalsed uuringud.