Συσκευή Πειράματος του Millikan

Συσκευή Πειράματος του Millikan

Συσκευή Πειράματος του Millikan

Την περίοδο 1909-1913, o Robert Millikan , με ένα απλό πείραμα που πραγματοποίησε στο πανεπιστήμιο του Σικάγου, μέτρησε για πρώτη φορά το στοιχειώδες φορτίο του ηλεκτρονίου e και απέδειξε ότι το ηλεκτρικό φορτίο είναι κβαντισμένο, υπάρχει δηλαδή μόνο σε διακριτές ποσότητες, που είναι ακέραια πολλαπλάσια του στοιχειώδους φορτίου e.

Στην κορυφή και στη βάση του θαλάμου υπήρχαν μεταλλικές πλάκες συνδεδεμένες με μπαταρία δημιουργώντας έναν θετικό και έναν αρνητικό πόλο. Εφόσον κάθε σταγονίδιο λάμβανε ένα ελάχιστο φορτίο στατικού ηλεκτρισμού καθώς ταξίδευε στον αέρα, η ταχύτητα της κίνησής του μπορούσε να ελεγχθεί με αλλαγές της τάσης στις δύο πλάκες. Όταν ο χώρος μεταξύ των δύο πλακών ιονίζεται με ακτινοβολία, τα ηλεκτρόνια του αέρα κολλάνε στα σταγονίδια του λαδιού προσδίδοντάς τους αρνητικό φορτίο. Ο Millikan παρατήρησε πολλά σταγονίδια μεταβάλλοντας την τάση και ελέγχοντας το αποτέλεσμα. Μετά από πολλές επαναλήψεις συμπέρανε ότι το φορτίο μπορεί να λάβει μόνο κάποιες συγκεκριμένες τιμές. Οι μικρότερες από τις τιμές αυτές αντιστοιχούν στο φορτίο του ηλεκτρονίου.

Η συσκευή αυτή είναι μία πειραματική διάταξη η οποία χρησιμοποιείται στην Δευτεροβάθμια και Τριτοβάθμια εκπαίδευση. Από το Γυμνάσιο μέχρι σε Πανεπιστημιακές και Πολυτεχνικές σχολές και ιδρύματα τριτοβάθμιας εκπαίδευσης. Μπορεί να ελέγξει και να επαληθεύσει την κβαντική φύση των φορτίων, να μετρήσει τα στοιχειώδη φορτία και να παρατηρήσει την κίνηση Brown.

Η συσκευή αποτελείται από:

• το δοχείο λαδιού μέσα από το οποίο περνάει το λάδι στην διάταξη (oil drop box),
• το μικροσκόπιο για την μέτρηση και
• την μονάδα τροφοδοσίας (power supply). Η μονάδα τροφοδοσίας είναι μέσα στο μεταλλικό κουτί της συσκευής ενώ το δοχείο λαδιού και το μικροσκόπιο είναι εγκαταστημένα στο πάνω μέρος του κουτιού.

Μέσα στην κατασκευή του δοχείου λαδιού, υπάρχουν δύο παράλληλες μεταλλικές πλάκες με απόσταση d μεταξύ τους, τοποθετημένες σε μια διαφανή πλαστική θήκη/θάλαμο. Υπάρχει μια μικρή οπή στη μέση της πάνω πλάκας. Μετά τον ψεκασμό σταγόνων λαδιού από την οπή στο κουτί λαδιού, δημιουργείται λίγη ομίχλη από τις σταγόνες λαδιού. Στη συνέχεια, η ομίχλη με τις σταγόνες πέφτει στη μικρή οπή στην πάνω πλάκα και εισέρχεται στο θάλαμο μεταξύ της άνω και της κάτω πολικής πλάκας. Ο φωτισμός πραγματοποιείται μέσω ενός λαμπτήρα δέσμης φωτός 4,8 V.

Το μικροσκόπιο μέτρησης τοποθετείται μπροστά από το κουτί λαδιού. Η σταγόνα λαδιού η οποία φωτίζεται από την δέσμη φωτός, μπορεί να παρατηρηθεί από το μικροσκόπιο. Ο οφθαλμικός φακός του μικροσκοπίου παρέχει κλίμακα διαίρεσης . Οι διαιρέσεις του είναι ισοδύναμες με 2 mm του οπτικού πεδίου που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της απόστασης L της ομοιόμορφης κίνησης σταγόνας λαδιού έτσι ώστε να βρεθεί η ταχύτητα κίνησης της πτώσης της.

Τροφοδοσία:  Τάση 4,8 V λαμβάνεται απευθείας από τον μετασχηματιστή, που χρησιμοποιείται για φωτισμό σταγόνων λαδιού. Τάση 0-500V DC  λαμβάνεται μέσω της ανόρθωσης της γέφυρας και φιλτράρεται μέσω πυκνωτή για να παρέχει στις πολικές πλάκες μία συνεχής ρυθμιζόμενη τάση.

Τεχνικά Χαρακτηριστικά:

Τάση εισόδου: 220VAC, 50Hz

Output power: 5W

Τάση λειτουργίας μεταξύ των πλακών 0-500V

Απόσταση μεταξύ των πλακών: 5 ±0.2mm

Μεγέθυνση του μικροσκοπίου: 30x

Διαστάσεις συσκευής: 320mm x 220mm x 190mm