آزمایش قطره روغن میلیکان

رابرت اندروز میلیکان (به انگلیسی: Robert Andrews Millikan) (زاده ۲۲ مارس ۱۸۶۸ - درگذشته ۱۹ دسامبر ۱۹۵۳ زاده ایالت ایلینوی آمریکا)فیزیکدان برجسته آمریکایی بود.

میلیکان برای اولین بار توانست بار الکترون را توسط آزمایش قطره روغن اندازه‌گیری کند. .

شرح آزمایش قطره روغن

میلیکان فیزیکدان آمریکایی در سال 1909 (م) با یک آزمایش اساسی، معروف به آزمایش قطرات روغن ، به طور دقیق و مستقیم کوچکترین مقدار بار الکتریکی را تعیین و ثابت کرد که بار الکتریکی ذرات، در همه حال مضرب صحیحی از این بار ابتدایی که همان بار الکتریکی الکترون است، بدین ترتیب ناپیوسته بودن یا به اصطلاح ذره‌ای بودن بار الکتریکی را به اثبات رسانید.

در زمان این آزمایش، مدتی از کشف و بررسی خواص اشعه گذشته بود و می‌دانستند که تابش این اشعه در یک محیط، یونیزاسیون ایجاد می‌کند و مولکولهای هوا را تبدیل به یونهای مثبت می‌سازد، تا حدی نظیر آنچه در حباب کروکس در اثر برخورد الکترونها با مولکولها روی می‌دهد.

میلیکان محفظه‌ای مطابق شکل زیر ساخت که از قسمت بالای آن قطرات ریز روغن را به وسیله قطره چکان رو به پائین می‌ریخت و هوای محفظه را تحت تأثیر اشعه ایکس قرار می‌داد.

الکترونهای آزاد شده در اثر تابش اشعه به مولکولهای نیتروژن و اکسیژن هوا و یا یک گاز بی‌اثر به وسیله قطرات ریز روغن جذب می‌شوند.

بدین ترتیب ذره‌های درشتی بدست می‌آمد که بار الکتریکی ذرات ریز را در بر داشتند. در مسیر قطره‌ها، خازن مسطحی که در صفحه بالایی آن گذرگاهی برای عبور قطره‌ها تعبیه شده بودقرار می‌داد. اگر بین دو صفحه اختلاف پتانسیل نباشد، قطره‌ها تحت تأثیر وزن خود و مقاومت هوا سقوط می‌کنند. ولی اگر بین دو صفحه اختلاف پتانسیلی برقرار شود، قطره‌ها تحت تأثیر نیروی الکتریکی نیز واقع می‌شوند.

می‌توان با تغییر اختلاف پتانسیل، بر سرعت سقوط قطره‌ها افزود یا از آن کاست و حتی کاری کرد که قطره روغنی بدون حرکت در بین دو صفحه خازن بماند، البته حالتهای متعددی مشاهده می‌شد که نشانه وجود ذرات با بارهای متفاوت بود. میلیکان اندازه‌گیریهای بسیار زیادی انجام داد و از روابط مربوط به حرکت قطرات باردار، بار قطره‌ها را محاسبه نمود و به این نتیجه مهم رسید که این مقادیر بار همواره مضرب صحیحی است از  کولن که کوچکترین مقدار بار یافت شده در این آزمایش بود.

از نظر مقداری این بار مساوی یون  بود که از راه الکترولیز، از تقسیم عدد فاراده بر عدد آووگادرو بدست می‌آید. با توجه به نسبت  که برای یونهای  و الکترون توسط تامسون محاسبه شده بود، منطقی بود که کوچکترین مقدار بار منفی را به الکترون نسبت دهند و بنابراین قبول کنند که جرم الکترون در حدود دو هزار مرتبه کوچکتر از جرم یون  (پروتون) است. اولین محاسبات، جرم الکترون را با دو رقم معنی‌دار برابر با  به دست می‌داد.

منبع:ویکی پدیا و سایت رشد