"Elektronilaengu määramine. Elemendi elektrilaengu määramine elektrolüüsi teel Elementaarlaengu mõõtmine

Metoodiline märkus... Elektronist teavad õpilased juba keemiakursusest ja VII klassi programmi vastavast osast. Nüüd on vaja süvendada arusaamist aine esimesest elementaarosakesest, meenutada uuritut, siduda see rubriigi „Elektrostaatika“ esimese teemaga ning liikuda edasi elementaarlaengu tõlgendamise kõrgemale tasemele. Tuleks meeles pidada elektrilaengu mõiste keerukust. Kavandatud ekskursioon võib aidata seda kontseptsiooni paljastada ja jõuda asja tuumani.

Elektronil on keeruline ajalugu. Et jõuda eesmärgini võimalikult lühikesel teel, on soovitatav lugu juhtida järgmiselt.

Elektroni avastamine oli arvukate katsete tulemus. XX sajandi alguseks. elektroni olemasolu on kindlaks tehtud mitmete sõltumatute katsetega. Kuid vaatamata kolossaalsele eksperimentaalsele materjalile, mida terved rahvuslikud koolkonnad kogusid, jäi elektron hüpoteetiliseks osakeseks, sest kogemus ei olnud veel vastanud mitmele põhiküsimusele.

Esiteks ei olnud ühtegi katset, milles osaleksid üksikud elektronid. Elementaarlaeng arvutati mikroskoopilise laengu mõõtmiste põhjal, eeldades mitme hüpoteeside paikapidavust.

Leidus skeptikuid, kes üldiselt elektroni avastamist ignoreerisid. Akadeemik AF Ioffe kirjutas oma memuaarides oma õpetaja VK Roentgeni kohta: "Kuni 1906-1907 ei tohtinud sõna elektron Müncheni ülikooli füüsikainstituudis hääldada. vajab".

Elektroni massi küsimus pole lahendatud, pole tõestatud, et nii juhtide kui ka dielektrikute laengud koosneksid elektronidest. Mõistel "elektron" ei olnud ühemõttelist tõlgendust, sest katse ei olnud veel paljastanud aatomi struktuuri (Rutherfordi planeedi mudel ilmus 1911. aastal ja Bohri teooria 1913. aastal).

Elektron pole veel teoreetilistesse konstruktsioonidesse sisenenud. Lorentzi elektronide teoorias oli pidevalt jaotatud laengutihedus. Drude'i välja töötatud metallilise juhtivuse teoorias oli tegemist diskreetsete laengutega, kuid need olid suvalised laengud, mille väärtusele ei seatud piiranguid.

Elektron pole veel "puhta" teaduse raamidest kaugemale jõudnud. Tuletame meelde, et esimene elektrooniline toru ilmus alles 1907. aastal.

Usult veendumusele üleminekuks oli vaja ennekõike elektron isoleerida, leiutada meetod elementaarlaengu otseseks ja täpseks mõõtmiseks.

Selle probleemi lahendas Ameerika füüsik Robert Millikan (1868–1953) 1906. aastal alanud peente katsetega.

Robert Millikan sündis 1868. aastal Illinoisis vaeses preestriperes. Ta veetis oma lapsepõlve Macvocketi provintsilinnas, kus pöörati suurt tähelepanu spordile ja kus õpetati vähe. Füüsikat õpetanud gümnaasiumidirektor ütles näiteks oma noortele õpilastele: "Kuidas saate lainetest häält teha? Jama, poisid, see kõik on jama!"

Oberdeeni kolledž polnud parem, kuid Millikan, kellel polnud rahalist toetust, pidi ise keskkoolis füüsikat õpetama. Ameerikas oli siis ainult kaks prantsuse keelest tõlgitud füüsikaõpikut ning andekal noormehel ei olnud raskusi nende õppimisega ja edukalt õpetamisega. 1893. aastal astus ta Columbia ülikooli, seejärel läks õppima Saksamaale.

Millikan oli 28-aastane, kui sai A. Michelsonilt pakkumise asuda Chicago ülikooli assistendi kohale. Alguses tegeles ta siin peaaegu eranditult pedagoogilise tööga ja alles neljakümneaastaselt alustas teaduslikku uurimistööd, mis tõi talle ülemaailmse kuulsuse.

Pilvelisule mõjuva jõu ja selle saavutatava kiiruse suhe on esimesel ja teisel juhul sama. Esimesel juhul on jõud mg, teisel mg + qE, kus q on tilga laeng, E on elektrivälja tugevus. Kui kiirus esimesel juhul on v 1 teisel v 2, siis

Teades pilve v langemiskiiruse sõltuvust õhu viskoossusest, saame arvutada vajaliku laengu q. See meetod ei andnud aga soovitud täpsust, kuna sisaldas hüpoteetilisi eeldusi, mis ei olnud eksperimenteerija kontrolli all.

Mõõtmiste täpsuse tõstmiseks tuli ennekõike leida võimalus arvestada pilve aurustumisega, mis mõõtmise käigus paratamatult tekkis.

Selle probleemi üle mõtiskledes tuli Millikan välja klassikalise kukkumismeetodiga, mis avas hulga ootamatuid võimalusi. Leiutamise loo jätame autorile endale:

"Mõistes, et tilkade aurustumiskiirus jäi teadmata, püüdsin välja mõelda meetodi, mis selle määramatu väärtuse täielikult kõrvaldaks. Minu plaan oli järgmine. Varasemates katsetes suutis elektriväli kiirust vaid veidi suurendada või vähendada. pilve tipu langemisest gravitatsiooni mõjul. Nüüd tahtsin seda välja võimendada nii, et pilve ülemine pind jääks konstantsele kõrgusele. Sel juhul sai võimalikuks täpselt määrata pilve aurustumiskiirus pilve ja võtke seda arvutustes arvesse. Selle idee elluviimiseks konstrueeris Millikan väikese suurusega laetava aku, mis andis pinget kuni 104 V (tolle aja kohta oli see katsetaja silmapaistev saavutus). Ta pidi looma piisavalt tugeva välja, et pilve hoida, nagu "Muhamedi kirst", hämaras.

"Kui mul oli kõik valmis," ütleb Millikan, "ja kui pilv tekkis, lülitasin lüliti sisse ja pilv oli elektriväljas. , mida sai jälgida optilise juhtseadme abil, nagu Wilson tegi ja mina kavatsen teha. Nagu mulle alguses tundus, tähendas pilve jäljetult kadumine elektriväljas ülemise ja alumise plaadi vahel, et katse lõppes asjata ... "

Kuid nagu teadusajaloos sageli juhtunud, sünnitas ebaõnnestumine uue idee. Ta viis kuulsa tilkmeetodini. "Korduvad katsed," kirjutab Millikan, "näitasid, et pärast pilve hajumist võimsas elektriväljas oli selle asemel võimalik eristada mitut eraldiseisvat veepiiska" (minu poolt rõhutatud – V.D.).

"Ebaõnnestunud" katse viis võimaluseni hoida tasakaalus ja vaadelda üksikuid tilka piisavalt kaua.

Kuid vaatlusperioodi jooksul muutus veepiiskade mass aurustumise tagajärjel oluliselt ja Millikan läks pärast mitmepäevast otsimist üle katsetele õlipiiskadega.

Katseprotseduur osutus lihtsaks. Kondensaatorplaatide vahele tekib adiabaatilisel paisumisel pilv. See koosneb erineva suuruse ja märgiga laengutega tilkadest. Kui elektriväli on sisse lülitatud, langevad kondensaatori ülemise plaadi laenguga sama nimega tilgad kiiresti ja vastupidise laenguga tilgad tõmbavad enda poole ülemine plaat. Kuid teatud arvul tilkadel on selline laeng, et raskusjõudu tasakaalustab elektriline jõud.

7 või 8 minuti pärast pilv hajub ja vaatevälja jääb väike arv tilkasid, mille laeng vastab nimetatud jõudude tasakaalule.

Millikan täheldas neid tilkasid eraldiseisvate eredate punktidena. "Nende tilkade ajalugu kulgeb tavaliselt nii," kirjutab ta. "Kui gravitatsioon on välja jõust veidi ülekaalus, hakkavad nad aeglaselt langema, kuid kuna need järk-järgult aurustuvad, lakkab nende allaliikumine peagi. ja nad muutuvad üsna pikaks ajaks liikumatuks.Siis hakkab valitsema väli ja tilgad hakkavad aeglaselt üles kerkima.Nende eluea lõpupoole plaatidevahelises ruumis kiireneb see ülespoole liikumine väga tugevalt ja neid tõmbab suurel kiirusel ülemisele plaadile."

Millikani aparaadi skeem, mille abil saadi 1909. aastal otsustavaid tulemusi, on näidatud joonisel 17.

Kambris C oli lame kondensaator, mis oli valmistatud ümmargustest messingplaatidest M ja N läbimõõduga 22 cm (nende vaheline kaugus oli 1,6 cm). Ülemise plaadi keskele tehti väike auk p, millest õlipiisad läbi läksid. Viimased tekkisid pihusti abil õlijoa sisse puhumisel. Antud juhul puhastati õhk eelnevalt tolmust klaasvillaga toru kaudu. Õlitilkade läbimõõt oli umbes 10-4 cm.

Patareilt B toideti kondensaatoriplaatidele pinge 104 V. Lüliti abil oli võimalik plaate lühistada ja seeläbi elektrivälja hävitada.

Plaatide M ja N vahele langevad õlitilgad valgustati tugeva allikaga. Tilkade käitumist vaadeldi läbi teleskoobi kiirte suunaga risti.

Piiskade kondenseerumiseks vajalikud ioonid tekkisid 200 mg massiga raadiumitüki kiiritamisel, mis paiknes plaatide küljelt 3–10 cm kaugusel.

Spetsiaalse seadme abil paisutati gaasi kolvi langetades. 1–2 sekundi pärast pärast paisumist raadium eemaldati või varjati pliikilbiga. Seejärel lülitati sisse elektriväli ja alustati tilkade vaatlemist teleskoobi.

Torul oli skaala, mille järgi oli võimalik lugeda tilga läbitud vahemaad teatud aja jooksul. Aega pani kirja lukuga täpne kell.

Vaatluste käigus avastas Millikan nähtuse, mis oli võtmeks tervele järgnevale üksikute elementaarlaengute täpsete mõõtmiste seeriale.

Millikan kirjutab, et hõljuvate tilkade kallal töötades unustasin ma neid mitu korda raadiumikiirte eest blokeerida. Esimesel juhul oli tegu positiivse ja teisel juhul negatiivse iooniga.

Tõepoolest, sama tilga kiirust kaks korda mõõtes, üks kord enne ja teine kord pärast iooni püüdmist, saaksin ilmselgelt täielikult välistada tilga omadused ja keskkonna omadused ning opereerida ainult laenguga võrdelise kogusega. püütud ioonist."

Millikan arvutas elementaarlaengu järgmiste kaalutluste põhjal. Langemise kiirus on võrdeline sellele mõjuva jõuga ega sõltu tilga laengust.

Kui tilk langes kondensaatori plaatide vahele ainult gravitatsiooni mõjul kiirusega v 1, siis

Kui väli on sisse lülitatud, suunatud vastu raskusjõule, on mõjuvaks jõuks vahe qE = mg, kus q on tilga laeng, E on väljatugevuse moodul.

Piiskade kiirus on võrdne:

v 2 = k (qE – mg) (2)

Kui jagame võrdsuse (1) (2), saame

Las tilk haarab iooni ja selle laeng muutub võrdseks q 'ja liikumiskiirusega v 2'. Selle lõksu jäänud iooni laeng on tähistatud tähega e. Siis e = q ′ - q.

Kasutades (3), saame

Väärtus on antud languse jaoks konstantne.

Järelikult on igasugune tilga poolt püütud laeng võrdeline kiiruste erinevusega (v ′ 2 -v 2), teisisõnu võrdeline iooni kinnipüüdmisest tingitud tilkade kiiruse muutusega!

Niisiis taandati elementaarlaengu mõõtmine tilga läbitud vahemaa ja selle vahemaa läbimise aja mõõtmiseks.

Arvukad tähelepanekud on näidanud valemi (4) kehtivust. Selgus, et e väärtus saab muutuda ainult hüpetel! Alati vaadeldakse laenguid e, 2e, 3e, 4e jne.

"Paljudel juhtudel," kirjutab Millikan, "langust jälgiti viis-kuus tundi ja selle aja jooksul püüdis see kinni mitte kaheksa või kümme iooni, vaid neist sadu. Kokku jälgisin paljude tuhandete ioonide püüdmist aastal Sel viisil ja kõigil juhtudel oli püütud laeng ... kas täpselt võrdne kõigist püütud laengutest väikseima või selle väärtuse väikese täisarvu kordsega. See on otsene ja ümberlükkamatu tõestus, et elektron ei ole "statistiline keskmine", kuid kõik ioonide elektrilaengud on kas täpselt võrdsed elektroni laenguga või on selle laengu väikesed täisarvud.

Niisiis on atomism, diskreetsus või tänapäeva mõistes elektrilaengu kvantimine muutunud eksperimentaalseks faktiks. Nüüd oli oluline näidata, et elektron on nii-öelda kõikjalolev. Mis tahes elektrilaeng mis tahes laadi kehas on samade elementaarlaengute summa.

Millikani meetod võimaldas sellele küsimusele ühemõtteliselt vastata.

Esimeste katsete käigus tekitati laenguid neutraalsete gaasimolekulide ioniseerimisel radioaktiivse kiirguse vooluga. Mõõdeti tilkade poolt püütud ioonide laengut.

Kui pihustuspudeliga vedelikku pihustada, elektristuvad tilgad hõõrdumise tõttu. See oli hästi teada juba 19. sajandil. Kas need laengud on sama kvantifitseeritud kui ioonide laengud?

Millikan "kaalutab" tilgad pärast pihustamist ja mõõdab laenguid ülalkirjeldatud viisil. Kogemused näitavad elektrilaengu samasugust diskreetsust.

1913. aastal võttis Millikan kokku arvukate katsete tulemused ja andis elementaarlaengu jaoks järgmise väärtuse: e = 4,774 · 10 -10 ühikut. CGSE tasu.

Nii pandi paika tänapäeva füüsika üks olulisemaid konstante. Elektrilaengu määramine on muutunud lihtsaks aritmeetiliseks ülesandeks.

Elektronide visualiseerimine... Olulist rolli elektroni reaalsuse idee tugevdamisel mängis G.A. Wilsoni avastus veeauru kondenseerumise mõjust ioonidele, mis tõi kaasa võimaluse pildistada osakeste jälgi.

Nad ütlevad, et A. Compton ei suutnud loengus skeptilist kuulajat kuidagi veenda mikroosakeste olemasolu reaalsuses. Ta nõudis, et usuks ainult siis, kui ta neid oma silmaga näeb.

Seejärel näitas Compton fotot alfa-osakeste jäljega, mille kõrval oli sõrmejälg. "Kas sa tead, mis see on?" küsis Compton. "Sõrm," vastas kuulaja. "Sel juhul," kuulutas Compton pidulikult, "see valgusriba on osake."

Fotod elektronide jälgedest ei näidanud mitte ainult elektronide tegelikkust. Need kinnitasid oletust elektronide väiksuse kohta ja võimaldasid võrrelda katsega teoreetiliste arvutuste tulemusi, milles ilmnes elektroni raadius. Katoodkiirte läbitungimisvõime uurimisel Lenardi algatatud katsed näitasid, et radioaktiivsete ainete poolt kiiratavad väga kiired elektronid annavad gaasis jälgi sirgjoonte kujul. Raja pikkus on võrdeline elektroni energiaga. Suure energiaga alfaosakeste radade fotod näitavad, et rajad koosnevad suurest hulgast punktidest. Iga punkt on ioonile ilmuv veepiisk, mis tekib elektroni ja aatomi kokkupõrke tulemusena. Teades aatomi suurust ja nende kontsentratsiooni, saame arvutada aatomite arvu, millest α-osake antud kaugusel läbima peab. Lihtne arvutus näitab, et α-osake peab läbima umbes 300 aatomit, enne kui ta kohtub teel ühe aatomikihi moodustava elektroniga ja ioniseerub.

See asjaolu näitab veenvalt, et elektronide maht on tühine osa aatomi mahust. Madala energiaga elektroni rada on kõver; seetõttu kaldub aeglane elektron aatomisisene väli kõrvale. See tekitab oma teel rohkem ionisatsiooniakte.

Hajumisteooriast saab andmeid, et hinnata läbipaindenurki elektroni energia funktsioonina. Neid andmeid kinnitab hästi päris jälgede analüüs. Teooria kokkulangevus katsega on tugevdanud ettekujutust elektronist kui aine väikseimast osakesest.

Elementaarse elektrilaengu mõõtmine avas võimaluse paljude olulisemate füüsikaliste konstantide täpseks määramiseks.

e väärtuse teadmine võimaldab automaatselt määrata põhikonstandi – Avogadro konstandi – väärtuse. Enne Millikani katseid olid Avogadro konstandi kohta ainult ligikaudsed hinnangud, mille andis gaaside kineetiline teooria. Need hinnangud põhinesid õhumolekuli keskmise raadiuse arvutustel ja varieerusid üsna laias vahemikus 2 · 10 23 kuni 20 · 10 23 1 / mol.

Oletame, et teame elektrolüüdi lahust läbinud laengut Q ja elektroodile ladestunud aine M kogust. Siis, kui iooni laeng on Ze 0 ja selle mass on m 0, on võrdsus

Kui ladestunud aine mass on võrdne ühe mooliga, siis Q = F on Faraday konstant ja F = N 0 e, millest N 0 = F / e. Ilmselgelt annab Avogadro konstandi määramise täpsuse elektronlaengu mõõtmise täpsus.

Praktika nõudis põhikonstantide määramise täpsuse suurendamist ja see oli üks stiimuleid elektrilaengu kvantide mõõtmise meetodi täiustamiseks. See töö, mis on juba puhtalt metroloogilist laadi, jätkub tänaseni.

Praegu on kõige täpsemad väärtused:

e = (4,8029 ± 0,0005) 10 -10 ühikut. CGSE tasu;

N 0 = (6,0230 ± 0,0005) 10 23 1 / mol.

Teades N 0, on võimalik määrata gaasimolekulide arv 1 cm 3-s, kuna 1 mooli gaasi ruumala on juba teadaolev konstant.

Gaasi molekulide arvu teadmine 1 cm 3-s võimaldas omakorda määrata molekuli soojusliikumise keskmise kineetilise energia.

Lõpuks saab elektroni laengu abil määrata Plancki konstandi ja Stefan-Boltzmanni konstandi soojuskiirguse seaduses.

Töö lisati saidile: 2016-03-13

On vaba

Uurige töö maksumust

Labori robot

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ELEMENTERITASU JA MILLIKENI KOGEMUS

; font-family: "Arial" "xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> Roboti sihtmärk; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> laetud tilkade liikumise uurimine elektri- ja gravitatsiooniväljas (Millikani katse) Elementaarlaengu määramine.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Varustus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">: Millikani seade, multimeeter, pingeallikas 0 ÷ 600 V, mikromeeter 1 mm - 100 jaotust, 2 stopperit, prillid 18 x 18 mm, lüliti, statiiv, toru.

; font-family: "Arial"; text-decoration: underline "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Laetud tilkade raadiuste ja laengute määramine. Tilkade liikumiskiiruse mõõtmine elektrivälja erinevatel pingetel ja suundadel ...

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1. Lülitage Millikani installatsiooni optiline süsteem sisse ja kalibreerige mikromeeter spetsiaalse mõõteklaasi abil.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2. Seadke Millikani paigaldises pinge 300 V. Süstige õlitilgad paigalduse vaatlusruumi. Optilist süsteemi veidi reguleerides jälgi õlipiiskade liikumist Piiskade suuna muutmiseks kasuta lülitit elektrivälja suuna muutmiseks Nähtavate tilkade hulgast vali see, mis liigub rangelt vertikaalselt ja väikese kiirusega Kuna tekkivate tilkade suurused on väikesed, võib suure täpsusega arvata, et vaadeldav liikumine on juba ühtlane (tilk liigub konstantse kiirusega).

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3. Määrake liikumisaeg stopperi abil; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> t; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> valitud rippmenüü teatud vahemaa läbimisel; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> S; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, samuti liikumisaeg; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> t; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> sama rippmenüü teatud vahemaa läbimisel; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> S; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Tilga läbitud vahemaa määratakse mikromeetri jaotuse väärtuse korrutisena (vt ülesande punkt 1 ) läbitud skaalajaotuste arvu järgi Sisestage andmed tabelisse 1. Korrake katset mõne tilgaga (4 ÷ 6 tilka).

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Tabel 1.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> No drop	; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> U; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, В	; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> S; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> mm	; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> t; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> с	; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> S; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> mm	; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> t; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, koos

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 4. Korrake katset mõne tilga (4 ÷ 6 tilka) jaoks Millikeni seadme pingega 400 V ja 500 V. Täida andmed tabelis 1.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5. Arvutage kiirused, kasutades tabelis 1 olevaid andmeid; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> langeb valemite (6) ja (7) järgi ning seejärel languste raadiused ja laengud vastavalt valemitele ( 8) ja (9) Kuna tilga laeng on täisarv; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> n; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> elementaarlaeng; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (elektronilaeng):

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> siis saate määrata selle algtasu. Täitke tabel 2.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Tabel 2.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> No drop	; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, m / s	; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, m / s	; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> Q; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, cl	; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> r; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> м	; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> n	; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, Кл

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 6. Tehke tulemuste matemaatiline töötlemine. Hoidke graafikut. Katse näide on näidatud joonisel 1 .

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 7. Analüüsige saadud tulemusi ja formuleerige järeldused vastavalt juhistele. Pöörake tähelepanu järelduste kooskõlale seatud eesmärk.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Joon. 1.; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Näide katsest erinevate tilkade laengu määramiseks; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">
Lühikesed teoreetilised materjalid

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Elektrilaengu diskreetsuse idee väljendas esmakordselt B. Franklin (1752). Diskreetsus laengutest põhjendas katseliselt M. Faraday (1834) elektrolüüsiseadustele tuginedes. Elementaarlaengu (väikseim looduses leitud elektrilaeng) arvuline väärtus arvutati teoreetiliselt Avogadro arvu abil Elementaarlaengu otsene eksperimentaalne mõõtmine. läbi R. Millikan (1908-1916) õlipiiskade meetodil Meetod põhineb laetud õlipiiskade liikumise uurimisel teadaoleva tugevusega ühtlases elektriväljas; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ē; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Elektroonikateooria põhikontseptsioonide kohaselt muutub keha laeng keha laengu muutumise tulemusena selles sisalduvate elektronide arv (või mõnel nähtusel ioonid, mille laengu suurus on elektroni laengu kordne.) Seetõttu peab iga keha laeng muutuma järsult ja osade kaupa, mis sisaldavad täisarvu elektronlaengute arv.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Millikan mõõtis elektrilaengut, mis oli kontsentreeritud üksikutele väikestele sfäärilistele tilkadele, mis tekkisid pihustiga; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> P; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja omandas elektrilaengu elektrifitseerimise teel pihusti seinte hõõrdumise tõttu, nagu on näidatud joonisel 2. Läbi väikese augu ülemises plaadis korter kondensaator; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> K; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> need kukkusid plaatide vahele. Tilga liikumist jälgiti läbi mikroskoobi; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> M; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Joonis 2:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Paigaldusskeem. P - tilgapihusti, K - kondensaator, IP - toiteallikas, M - mikroskoop, h; font-family: "Symbol" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - kiirgusallikas, P - tabeli pind.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">
Piiskade kaitsmiseks konvektsioonõhuvoolude eest suleti kondensaator kaitseümbrisesse, mille temperatuur ja rõhk hoiti konstantsena. Katsete tegemisel tuli järgida järgmisi tingimusi:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1. Tilgad peavad olema mikroskoopilised, et:

font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> laetud tilgale mõjuv elektrostaatiline jõud, kui elektriväli oli sisse lülitatud, ületas gravitatsioonijõu;
; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> tilklaeng, samuti selle muutused kiiritamise ajal (ionisaatorit kasutades) võrdub üsna väikese arvuga elementaarlaengud.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> See hõlbustab languslaengu kordsuse määramist elementaarlaenguks;

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2. Tiheduse langus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> = 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, 03 * 10; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kg / m; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> peab olema suurem kui viskoosse kandja tihedus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, milles see liigub (air -; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> = 1; fondiperekond: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, 293 kg / m; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">);

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3. Tilga mass ei tohiks kogu katse jooksul muutuda. Selleks peab õli, mis moodustab tilk ei tohiks aurustuda (õli aurustub palju aeglasemalt kui vesi).

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Kui kondensaatori plaadid ei olnud laetud (elektrivälja tugevus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ē; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = 0), siis langes tilk aeglaselt, liikudes ülemiselt plaadilt alla.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Niipea kui kondensaatoriplaadid olid laetud, toimusid tilga liikumises muutused: negatiivne laeng tilgal ja positiivne laeng kondensaatori pealmisel plaadil tilk aeglustus ja mingil ajahetkel muutis see oma liikumissuunda vastupidiseks - hakkas tõusma ülemise plaadi poole.

Tilga liikumisvõrrand

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Kukkumiskiiruse teadmine elektrostaatilise välja puudumisel (selle laeng ei mänginud rolli) ja languse määra etteantud ja teadaolevas elektrostaatilises väljas oskas Millikan arvutada tilga laengu. Laengu määramiseks tuleb kõigepealt arvestada tilga liikumist elektrostaatilise välja puudumisel; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ē; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">) Jõude tasakaal on näidatud joonisel 3.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Sel juhul mõjub tilgale kolm jõudu (vt joonis 3.a):

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> gravitatsioon; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> mg, g; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; fondiperekond: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 9,81 m/s; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">;
; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Archimedese jõud; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Vg; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> m; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> F; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> A; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">,

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - õhu tihedus,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> V; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = (4/3); font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> πr; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - helitugevuse langus,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> V; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> m; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> – tilga poolt väljatõrjutud õhu mass;

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> viskoosne takistusjõud, väljendatud Stokesi valemiga; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kv; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 6; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> πηrv; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> FC; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, kus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> η; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = 1,82 * 10; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - 5; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kg / m * s - õhu viskoossus,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> r; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - langemisraadius,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - langemiskiirus.

; font-family: "Arial"; tekstidekoratsioon: allakriipsutamine "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Märkus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">: Stokesi valem kehtib gaasis liikuva kuuli puhul eeldusel, et kuuli raadius on kordades suurem kui vaba tee Millikani katses olid tilgad nii väikesed, et ta pidi arvutustesse sisse viima vajalikud parandused.tilga efektiivne tihedus võib oluliselt erineda tema aine tihedusest.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2 Newtoni seadust projitseeritakse teljele; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> X; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> joonisele 3.a vastava juhtumi jaoks:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> (; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> m; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> m; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US ">); font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> +; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> kv; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> - ma; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> (2)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> a; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> – kiirendus, millega tilk langeb.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Viskoosse takistuse tõttu omandab langus peaaegu kohe pärast liikumise algust või liikumistingimuste muutumist püsiv (ühtlane) kiirus ja liigub ühtlaselt .Selle tõttu; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> a; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = 0 ja punktist (1) leiate tilga kiiruse. Tähistame püsivusmoodulit -olekukiirus elektrostaatilise välja puudumisel; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Seejärel:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> v; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> = (; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> m; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> m; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US ">); font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> /; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> (3)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Kui sulgete kondensaatori elektriahela (joonis 3.b), siis see laetakse ja selles tekib elektrostaatiline väli; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ē; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">.; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> q; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (olgu see positiivne) mõjub lisajõud; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> qE; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, suunatud ülespoole (joonis 3.b).

"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> jõud elektrivälja (laetud kondensaatori väli) küljelt, kus on tilga laeng,Ē - elektrivälja tugevus, U - pinge kondensaatori plaatidel, d on plaatide vaheline kaugus.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> a); font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> b); font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Joonis 3:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Tilgale mõjuvad jõud:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> a); font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> elektrostaatilise välja puudumisel;; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> b); font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> elektrostaatilise välja olemasolul.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Nagu tilga vaba langemise korral, arvestage liikumise püsiolekut. Newtoni seadus projektsioonis telg; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> X; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja võttes arvesse, et; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> a; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = 0, on kujul:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> (; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> m; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> m; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US ">); font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> +; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> qE; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> +; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> kv; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> = 0 (4)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> = [; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> - q; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> (; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> m; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> m; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US ">); font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US ">]; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> /; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> (5)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - õlitilga püsikiirus kondensaatori elektrostaatilises väljas:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">< ; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0, kui tilk liigub alla,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">>; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0, kui blob liigub ülespoole.

"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (6)

"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (7)

; font-family: "Arial"; värv: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Valemitest (6) ja (7) saate valemid laengu ja raadiuse määramiseks tilkade arv tilga kiirusel üles ja alla:

; font-family: "Arial"; värv: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">,; font-family: "Arial"; värv: # 000000 "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; fondiperekond: "Arial"; värv: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (8)

; fondiperekond: "Arial"; värv: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kus kg m; fondiperekond: "Arial"; vertikaaljoondus: super; värv: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0,5; fondiperekond: "Arial"; värv: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> с; fondiperekond: "Arial"; vertikaalne joondus: super; värv: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - 0,5; font-family: "Arial"; värv: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja

; font-family: "Arial"; värv: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kus (ms); fondiperekond: "Arial"; vertikaaljoondus: super; värv: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0,5

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Elementaarlaengu määramine arvutuskatse abil

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Võrrandist (5) järeldub, et püsiseisundi kiiruste mõõtmisel; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> vastavalt elektrostaatilise välja puudumisel ja selle olemasolul on võimalik määrata langevat laengut, kui koefitsient on teada; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 6; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> πηr; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Tundub, et see leiab; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> piisab languse raadiuse mõõtmisest (õhu viskoossus on teada muudest katsetest). selle raadiuse otsene mõõtmine mikroskoobiga on võimatu:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> r; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> on suurusjärk 10; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 4; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ÷; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 10; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 6; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> cm, mis on võrreldav valguse lainepikkusega. Seetõttu annab mikroskoop tilgast ainult difraktsioonipildi, mitte mis võimaldab mõõta selle tegelikku suurust.Info tilga raadiuse kohta saab katseandmetest selle liikumise kohta elektrostaatilise välja puudumisel.; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja seda arvestades; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> m - m; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = 4; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> /; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> πr; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ - ρ; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">); font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">;

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - õlitilga tihedus, alates (3) saame:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (10)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Millikan muutis oma katsetes tilga laengut, tuues kondensaatorisse tükikese raadiumi. ...; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1), mille tulemusena võib tilk haarata täiendava positiivse või negatiivse laengu. On selge, et suurema tõenäosusega seob ta enda külge positiivseid ioone.Teisest küljest pole välistatud ka negatiivsete ioonide lisandumine.Mõlemal juhul muutub tilga laeng ja -; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> järsult; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - selle liikumise kiirus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: super "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> I; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">.; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> q; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> muudetud langemistasu vastavalt punktile (5) määratakse suhtega:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> q; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> = (; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: super "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> I; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> +; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> v; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US ">); font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> /; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> (11)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Alates (5) ja (11) määratakse tilgaga seotud tasu väärtus:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> Δ; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> q; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> q; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> q; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> (; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: super "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> I; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US ">) /; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> Δ; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalne joondus: sub "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" et-US "> /; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US "> (12)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Võrreldes sama languse laengu väärtusi, saab veenduda, et laengu muutus ja langus laengu ise on sama ja sama summa kordsed; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - elementaarne laeng. Oma arvukates katsetes sai Millikan erineva väärtusega laenguid; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> q; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> q; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, kuid need olid alati kordne; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ≈; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 7 * 10; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 19; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Cl vastavalt (1). Sellest järeldas Millikan, et väärtus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> tähistab väikseimat võimalikku elektrienergia kogust looduses, st elektrienergia osa või aatomit."

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Elektri" aatomi "kaasaegne tähendus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 602 * 10; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial"; vertikaalne joondamine: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 19; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Cl. See suurus on elementaarne elektrilaeng, mida kannab negatiivse laenguga elektron; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja laenguga prooton; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">.

; font-family: "Arial"; tekstidekoratsioon: allakriipsutamine "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Märkus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> alamtuumaosakeste, mida nimetatakse" kvarkideks, laengud on moodulist 2/3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja 1/3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Seega tuleks elektrilaengu kvanti pidada 1/3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Kuid aatomi- ja molekulaarprotsessides on kõik laengud mitmekordsed; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">.

"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Eksperimentaalne installimine

Millikan mõõtis elektrilaengut sfäärilistel tilkadel, mis tekkisid pihustiga ja laeti hõõrdumisel pihusti seinte vastu. Kondensaatori ülemises plaadis oleva augu kaudu langesid tilgad plaatide vahele ja neid jälgiti mikroskoobi abil. Kui plaate ei laeta, langeb tilk aeglaselt. Laetud plaatidega tilkade liikumine aeglustus ja muutis suunda.

Laboratoorsed tööd on täielikult kooskõlas Millikani kogemusega. Kogemus on soovitatav kahele õpilasele. Pange paigaldus kokku, nagu näidatud joonisel fig. 4.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ühendage püsiv (300; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> В; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">) ja reguleeritav (0 kuni; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 300; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> В; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">) pingeallika väljundid, et saaksite pinget vastu võtta; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 300 ÷ 600; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> В; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Välja suunalüliti kaudu on allikas ühendatud Millikani aparaadiga. Paralleelselt on ühendatud voltmeeter. väljundiga on ühendatud Millikani aparaadi optiline süsteem; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 6,3; font-family: "Arial" "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> В; font-family: "Arial '" xml: lang = "ru-RU" lang = "ru-RU"> pingeallikas.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Joonis 4. Kaasaegne eksperimentaalne seadistus elementaarlaengu määramiseks Millikani seadmega

; font-family: 'Arial'; tekstidekoratsioon: allakriipsutamine "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Pöörake tähelepanu; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> mikroskoobi väljale (joon.; font-family: 'Arial' "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5) pilt pööratakse ümber.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Joon.; font-family: 'Arial' "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5. Õlitilgad (valged täpid) kondensaatoriplaatide vahel. Kaugus okulaariväljal olevate astmestusklaaside märkide vahel on 0,029; font-family: 'Arial' "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> mm.

"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> Juhtimine"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> th"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA ">"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> küsimused"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA ">"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> määratud"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> i

font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1. Sõnastage laengu diskreetsuse seadus.

font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2. Sõnastage Stokesi seadus.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3. Mis on viskoossuse η füüsikaline tähendus? Millisest füüsikaseadusest saame selle mõõtme?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 4. Millised jõud mõjutavad Millikani katse langust?

font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5. Kuidas arvutada kondensaatori elektriväljas laetud osakesele mõjuvat jõudu?

font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 6. Miks saab selles katses pidada tilkade kiirust konstantseks?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 7. Miks puutub kondensaatori õhk kokku röntgeni-, ultraviolettkiirte või radioaktiivsete ravimite kiirgusega?

font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 8. Miks muutub tilkade püsikiirus kiiritamise ajal kindla väärtuse võrra?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 9. Hankige valem (6).

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 10. Hankige valem (7).

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 11. Miks võib tilk kiiritamisel haarata enda laenguga sama märgi laengu, kuna laengud samanimelised tõrjuvad?Kas sama laenguga tilga püüdmise sagedus sõltub temperatuurist, tilga laengust, kinnipüütud iooni laengust?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 12. Miks ei saa tilga raadiust otse mikroskoobiga mõõta?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 13. Stokesi valem; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> F; font-family: 'Arial' "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: 'Arial' "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 6πη; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> rv; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> pole rakendatav, kui languse raadius on väiksem kui molekulide vaba tee; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> λ; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Hinnake keskmist vaba teekonda atmosfäärirõhul ja toatemperatuuril. Pärast katseandmete põhjal tilkade raadiuse arvutamist hinnake kas tingimus on täidetud, et langemise raadius; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> r; font-family: 'Arial' "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">>>; font-family: 'Arial' "xml: lang =" et-US "lang =" et-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> λfont-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (st Stokesi valem on rakendatav ja andmetöötlus valemite (5 ja 11) abil on vastuvõetav.

font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 14. Selgitage, kuidas eksperimentaalsete andmete põhjal määrata elementaarlaengut.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 15. Valige saadud andmete töötlemiseks ühikute süsteem ja arvutage uuesti kõik vajalike konstantide väärtused see süsteem.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 16. Hinnake valemi (5) abil pinget, mis on vajalik kolme elektroni laenguga laenguga tilkade tõstmiseks?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 17. Millikani meetodi abil saab määrata elektroni laengu. Milliseid meetodeid veel laengu määramiseks elektron, kas sa tead?

Kirjandus

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Ioffe AF Kohtumised füüsikutega. Minu mälestused välismaast

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> füüsikud. L., Nauka, 1983.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Mitchell W. Ameerika teadlased ja leiutajad. M., Knowledge, 1975.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">.; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> http://www.phywe.de

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 4; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Sivukhin D.V.; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Üldfüüsika kursus: 5 köidet - M., 1979. - Vol. 3, "Elekter".

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5.; font-family: 'Arial'; color: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Kursuse laborirobotite visiooni eksperimentaalsete uuringute tulemuste vormistamise reeglid“ Esmane füüsika ". Vorobjova N. V., Gorchinsky O. D., Kovalenko V. F., 2004.; font-family: 'Arial'; värv: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">

Telli töö juba täna kuni 25% allahindlusega

On vaba

Uurige töö maksumust

Paršina Anna, Sevalnikov Aleksei, Luzjanin Roman.

Töö eesmärk: õppida elektrolüüsi teel määrama elementaarlaengu väärtust; uurima laengu määramise meetodid elektron.

Varustus: silindriline anum vasksulfaadi lahusega, lamp, elektroodid, kaalud, ampermeeter, püsipingeallikas, reostaat, kell, võti, ühendusjuhtmed.

Lae alla:

Eelvaade:

Esitluste eelvaate kasutamiseks looge endale Google'i konto (konto) ja logige sisse: https://accounts.google.com

Slaidi pealdised:

Laboratoorsed tööd Elementaarlaengu määramine elektrolüüsi teel Tšutškovskaja keskkooli 10. klassi õpilased: Paršina Anna, Sevalnikov Aleksey, Luzyanin Roman. Juhataja: füüsikaõpetaja Chekalina O.Yu.

Töö eesmärk: õppida määrama elementaarlaengu väärtust elektrolüüsi meetodil; elektroni laengu määramise meetodid. Varustus: silindriline anum vasksulfaadi lahusega, lamp, elektroodid, kaalud, ampermeeter, püsipingeallikas, reostaat, kell, võti, ühendusjuhtmed.

Oleme keti kokku pannud: Edenemine:

Meie töö tulemus

Õppisime määrama elementaarlaengu väärtust elektrolüüsimeetodil, uurisime elektroni laengu määramise meetodeid. Väljund:

V. Ya. Bryusov "Elektroni maailm" Võib-olla on need elektronid maailmad, kus on viis kontinenti, kunst, teadmised, sõjad, troonid ja neljakümne sajandi mälestus! Samuti võib-olla on iga aatom Universum, kus on sada planeeti; Siin on kõik, mis on kokkusurutud mahus, aga ka see, mida siin pole. Nende mõõdud on väikesed, kuid siiski sama Nende lõpmatus, nagu siin; Seal on kurbust ja kirge, nagu siin, ja isegi seal on samasugune maailma ülbus. Nende targad, asetades oma lõputu maailma olemise keskmesse, kiirustavad tungima salapära sädemetesse Ja mõtisklema, nagu mina praegu; Ja sel hetkel, kui hävingust luuakse uute jõudude voolud, karjuvad nad enesehüpnoosi unenägudes, et Jumal kustutas oma valguse!

Vene Föderatsiooni haridusministeerium

Amuuri Riiklik Pedagoogikaülikool

Elementaarse elektrilaengu määramise meetodid

Lõpetanud õpilane 151g.

Venzelev A.A.

Kontrollis: Cheraneva T.G

Sissejuhatus.

1. Elektroni avastamise eellugu

2. Elektroni avastamise ajalugu

3. Elektronide avastamise katsed ja meetodid

3.1 Thomsoni kogemus

3.2 Rutherfordi kogemus

3.3. Millikani meetod

3.3.1. lühike elulugu

3.3.2. Paigaldamise kirjeldus

3.3.3. Elementaarlaengu arvutamine

3.3.4. Järeldused meetodist

3.4. Comptoni pildistamise meetod

Järeldus.

Sissejuhatus:

ELEKTRON – avastamise hetkeks esimene elementaarosake; looduses väikseima massi ja väikseima elektrilaengu materjalikandja; aatomi koostisosa.

Elektronide laeng on 1,6021892. 10-19 Cl

4.803242. 10-10 ühikut SGSE

Elektroni mass on 9,109534. 10-31 kg

Erilaeng e / m e 1,7588047. 10 11 cl. kg -1

Elektroni spin on 1/2 (h ühikutes) ja sellel on kaks projektsiooni ± 1/2; elektronid järgivad Fermi-Dirac statistikat, fermionid. Nende suhtes kehtib Pauli välistamise põhimõte.

Elektroni magnetmoment on võrdne - 1,00116 m b, kus m b on Bohri magneton.

Elektron on stabiilne osake. Katseandmetel on eluiga t e> 2. 10 22 aastat vana.

Ei osale tugevas interaktsioonis, lepton. Kaasaegne füüsika peab elektroni tõeliselt elementaarseks osakeseks, millel puudub struktuur ja suurus. Kui viimased on nullist erinevad, siis elektronraadius r e< 10 -18 м

1. Avastuse taust

Esiteks ei olnud ühtegi katset, milles osaleksid üksikud elektronid. Elementaarlaeng arvutati mikroskoopilise laengu mõõtmiste põhjal, eeldades mitme hüpoteeside paikapidavust.

Ebakindlus oli otsustaval hetkel. Esiteks ilmnes elektron elektrolüüsiseaduste atomistliku tõlgendamise tulemusena, seejärel avastati see gaaslahendusest. Ei olnud selge, kas füüsika tegeles tegelikult sama objektiga. Suur rühm skeptilisi loodusteadlasi uskus, et elementaarlaeng on kõige erinevama suurusega laengute statistiline keskmine. Pealegi ei andnud ükski elektronlaengu mõõtmise katsetest rangelt korduvaid väärtusi.
Leidus skeptikuid, kes üldiselt elektroni avastamist ignoreerisid. Akadeemik A.F. Ioff oma memuaarides oma õpetaja V.K. Roentgen kirjutas: “Kuni 1906–1907. sõna elektron ei oleks tohtinud hääldada Müncheni ülikooli füüsikainstituudis. Roentgen pidas seda tõestamata hüpoteesiks, mida kasutatakse sageli ilma piisava aluseta ja tarbetult.

Elektron pole veel "puhta" teaduse raamidest kaugemale jõudnud. Meenutagem, et esimene elektrooniline lamp ilmus alles aastal 1907. Usult veendumuseni jõudmiseks oli vaja ennekõike elektron isoleerida, leiutada meetod elementaarlaengu otseseks ja täpseks mõõtmiseks.

Selle probleemi lahendus ei lasknud end kaua oodata. 1752. aastal väljendas idee elektrilaengu diskreetsusest esmakordselt B. Franklin. Laengute diskreetsust põhjendati eksperimentaalselt M. Faraday poolt 1834. aastal avastatud elektrolüüsi seadustega. Elementaarlaengu (väikseim looduses leiduv elektrilaeng) arvuline väärtus arvutati teoreetiliselt elektrolüüsi seaduste alusel, kasutades Avogadro arvu. R. Milliken viis läbi elementaarlaengu otsese eksperimentaalse mõõtmise klassikalistes katsetes, mis viidi läbi aastatel 1908 - 1916. Need katsed andsid ka ümberlükkamatu tõendi elektri atomismi kohta. Elektroonikateooria põhikontseptsioonide kohaselt tekib iga keha laeng selles sisalduvate elektronide (või positiivsete ioonide, mille laengu väärtus on elektroni laengu kordne) arvu muutumise tulemusena. Seetõttu peaks iga keha laeng muutuma järsult ja osadena, mis sisaldavad täisarvu elektronlaenguid. Olles katseliselt kindlaks teinud elektrilaengu muutuse diskreetsuse, suutis R. Millikan saada kinnitust elektronide olemasolule ja määrata õlitilkade meetodil ühe elektroni laengu (elementaarlaengu) suuruse. Meetod põhineb laetud õlipiiskade liikumise uurimisel teadaoleva tugevusega E ühtlases elektriväljas.

2. Elektroni avastamine:

Kui ignoreerida seda, mis eelnes esimese elementaarosakese - elektroni - avastamisele ja mis selle silmapaistva sündmusega kaasnes, võime lühidalt öelda: 1897. aastal mõõtis kuulus inglise füüsik THOMSON Joseph John (1856-1940) erilaengu q / m. katoodkiireosakesed - "kehakesed", nagu ta neid nimetas, katoodkiirte kõrvalekaldumisel *) elektri- ja magnetväljas.

Võrreldes saadud arvu kaudselt arutledes tollal tuntud monovalentse vesinikiooni erilaenguga, jõudis ta järeldusele, et nende osakeste mass, mida hiljem nimetati "elektroniteks", on palju väiksem (üle tuhande korra). ) kergeima vesinikuiooni mass.

Samal 1897. aastal püstitas ta hüpoteesi, et elektronid on aatomite lahutamatu osa ja katoodkiired ei ole aatomid ega elektromagnetkiirgus, nagu arvasid mõned kiirte omaduste uurijad. Thomson kirjutas: "Seega esindavad katoodkiired aine uut olekut, mis erineb oluliselt tavapärasest gaasilisest olekust ...; selles uues olekus on aine aine, millest kõik elemendid on ehitatud."

Alates 1897. aastast hakati katoodkiirte korpuskulaarset mudelit üldiselt heaks kiitma, kuigi elektri olemuse kohta oli palju erinevaid hinnanguid. Nii uskus saksa füüsik E. Wichert, et "elekter on midagi kujutletavat, mis eksisteerib ainult mõtetes", ja kuulus inglise füüsik Lord Kelvin kirjutas samal 1897. aastal elektrist kui omamoodi "pidevast vedelikust".

Thomsoni idee katoodkiirekehadest kui aatomi põhikomponentidest ei leidnud suurt entusiasmi. Mõned tema kolleegid arvasid, et ta müstifitseerib neid, kui tegi ettepaneku, et katoodkiirte osakesi tuleks käsitleda aatomi võimalike komponentidena. Thomsoni korpuse tõelist rolli aatomi struktuuris saab mõista koos teiste uuringute tulemustega, eriti spektrianalüüsi ja radioaktiivsuse uurimise tulemustega.

29. aprillil 1897 esitas Thomson oma kuulsa sõnumi Londoni Kuningliku Seltsi koosolekul. Elektroni täpset avastamise aega – päev ja tund – ei saa selle originaalsust silmas pidades nimetada. See sündmus oli Thomsoni ja tema kaastöötajate aastatepikkuse töö tulemus. Ei Thomson ega keegi teine ei vaadanud kunagi elektroni otseses mõttes, keegi ei suutnud isoleerida üksikut osakest katoodkiirte kiirest ja mõõta selle erilaengut. Avastuse autor on J.J.Thomson, sest tema ettekujutused elektronist olid lähedased tänapäevastele. 1903. aastal pakkus ta välja ühe esimese aatomimudeli – "rosinatega puding" ning 1904. aastal pakkus välja, et aatomis olevad elektronid jaotatakse rühmadesse, moodustades erinevaid konfiguratsioone, mis määravad keemiliste elementide perioodilisuse.

Avastamiskoht on täpselt teada – Cavendishi labor (Cambridge, Suurbritannia). 1870. aastal J.C. Maxwelli loodud sellest sai järgmise saja aasta jooksul terve ahela hiilgavate avastuste "häll" erinevates füüsikavaldkondades, eriti aatomi- ja tuumaenergia vallas. Selle direktorid olid: Maxwell J.K. – 1871–1879, Lord Rayleigh – 1879–1884, Thomson J.J. – 1884–1919, Rutherford E. – 1919–1937, Bragg L. – 1938–1953; Asedirektor aastatel 1923–1935 – Chadwick J.

Teadusliku eksperimentaalse uurimistöö viis läbi üks teadlane või väike rühm loomingulise uurimistöö õhkkonnas. Laurence Bragg meenutas hiljem oma tööd 1913. aastal koos oma isa Henry Braggiga: „See oli suurepärane aeg, mil peaaegu iga nädal saadi uusi põnevaid tulemusi, nagu näiteks uute kulda kandvate alade avastamine, kust saab tükikesi otse maast üles korjata. . sõja algus *), mis lõpetas meie ühise töö."

3. Elektroni avamise meetodid:

3.1 Thomsoni kogemus

Joseph John Thomson, 1856-1940

Inglise füüsik, paremini tuntud kui J.J. Thomson. Sündis Manchesteri eeslinnas Cheetham Hillis kasutatud raamatute müüja ja antikvariaadi pojana. Aastal 1876 võitis ta stipendiumi Cambridge'is õppimiseks. Aastatel 1884-1919 oli ta Cambridge'i ülikooli eksperimentaalfüüsika osakonna professor ja samaaegselt Cavendishi labori juhataja, millest sai Thomsoni jõupingutuste kaudu üks kuulsamaid uurimiskeskusi maailmas. Samal ajal oli ta aastatel 1905-1918 Londoni Kuningliku Instituudi professor. Nobeli füüsikaauhinna laureaat 1906. aastal sõnastusega "elektri gaaside kaudu liikumise uurimise eest", mis hõlmab loomulikult ka elektroni avastamist. Ka Thomsoni poeg George Paget Thomson (1892–1975) sai lõpuks Nobeli füüsikapreemia – 1937. aastal kristallide abil elektronide difraktsiooni eksperimentaalse avastamise eest.

1897. aastal sai noor inglise füüsik J.J.Thomson sajandeid kuulsaks elektroni avastajana. Oma katses kasutas Thomson täiustatud katoodkiiretoru, mille konstruktsiooni täiendati elektripoolidega, mis tekitasid (Ampere'i seaduse järgi) toru sees magnetvälja ning paralleelsete elektrikondensaatoriplaatide komplekti, mis tekitasid sees elektrivälja. toru. See võimaldas uurida katoodkiirte käitumist nii magnet- kui ka elektrivälja mõjul.

Kasutades uut torukonstruktsiooni, on Thomson järjekindlalt näidanud, et: (1) katoodkiired kalduvad magnetvälja puudumisel elektrilise välja; (2) katoodkiired kalduvad magnetvälja puudumisel elektriväljas kõrvale; ja (3) tasakaalustatud intensiivsusega elektri- ja magnetvälja samaaegsel toimel, mis on orienteeritud suundades, mis eraldi põhjustavad vastassuunalisi kõrvalekaldeid, levivad katoodkiired sirgjooneliselt, see tähendab, et kahe välja toime on vastastikku tasakaalustatud.

Thomson leidis, et elektri- ja magnetvälja suhe, mille juures nende toime on tasakaalus, sõltub osakeste liikumiskiirusest. Mõõtmiste seeria abil suutis Thomson määrata katoodkiirte liikumiskiiruse. Selgus, et need liiguvad palju aeglasemalt kui valguse kiirus, millest järeldub, et katoodkiired saavad olla ainult osakesed, kuna igasugune elektromagnetkiirgus, sealhulgas valgus ise, levib valguse kiirusel (vt Elektromagnetilise kiirguse spekter). Need on tundmatud osakesed. Thomson nimetas "kehadeks", kuid peagi hakati neid nimetama "elektroniteks".

Kohe sai selgeks, et aatomite koostises peavad elektronid olemas olema – kust nad muidu tulevad? 30. aprilli 1897 – kuupäeva, mil Thomson teatas oma tulemustest Londoni Kuningliku Seltsi koosolekul – peetakse elektroni sünnipäevaks. Ja sel päeval sai aatomite "jagamatuse" idee minevikku (vt aine struktuuri aatomiteooria). Koos veidi üle kümne aasta hiljem järgnenud aatomituuma avastamisega (vt Rutherfordi katset) pani elektroni avastamine aluse tänapäevasele aatomimudelile.

Ülalkirjeldatud "katoodist" või õigemini, katoodkiiretorudest said kaasaegsete televisiooni kineskoopide ja arvutimonitoride lihtsaimad eelkäijad, milles muudetava magneti mõjul löövad kuuma katoodi pinnalt välja rangelt kontrollitud kogused elektrone. väljad kalduvad kõrvale rangelt kindlaksmääratud nurkade all ja pommitavad ekraanide fosforestseeruvaid rakke, moodustades neile selge pildi, mis tuleneb fotoelektrilisest efektist, mille avastamine oleks samuti võimatu ilma meie teadmiseta katoodkiirte tegelikust olemusest.

3.2 Rutherfordi kogemus

Ernest Rutherford, Nelsoni esimene parun Rutherford, 1871–1937

Uus-Meremaa füüsik. Sündis Nelsonis käsitöölise taluniku pojana. Võitis stipendiumi Inglismaal Cambridge'i ülikoolis õppimiseks. Pärast lõpetamist määrati ta Kanada McGilli ülikooli, kus ta pani koos Frederick Soddyga (1877-1966) paika radioaktiivsuse fenomeni põhiseadused, mille eest pälvis ta 1908. aastal Nobeli keemiaauhinna. Peagi kolis teadlane Manchesteri ülikooli, kus tema juhtimisel leiutas Hans Geiger (1882-1945) oma kuulsa Geigeri loenduri, asus uurima aatomi ehitust ja avastas 1911. aastal aatomituuma olemasolu. Esimese maailmasõja ajal tegeles ta sonarite (akustiliste radarite) väljatöötamisega vaenlase allveelaevade tuvastamiseks. 1919. aastal määrati ta füüsikaprofessoriks ja Cambridge'i ülikooli Cavendishi laboratooriumi direktoriks ning samal aastal avastas ta tuumalagunemise kõrge energiaga raskete osakestega pommitamise tagajärjel. Sellele ametikohale jäi Rutherford oma elu lõpuni, teenides samal ajal aastaid Royal Scientific Society presidendina. Maetud Westminster Abbeysse Newtoni, Darwini ja Faraday kõrvale.

Ernest Rutherford on ainulaadne teadlane selles mõttes, et tegi oma peamised avastused pärast Nobeli preemia saamist. 1911. aastal õnnestus tal katse, mis mitte ainult ei võimaldanud teadlastel sügavale aatomisse vaadata ja selle struktuurist aimu saada, vaid sai ka disaini graatsilisuse ja sügavuse mudeliks.

Kasutades looduslikku radioaktiivse kiirguse allikat, ehitas Rutherford kahuri, mis tekitas suunatud ja fokusseeritud osakeste voo. Püstol oli kitsa piluga pliikarp, mille sisse pandi radioaktiivne materjal. Tänu sellele neeldusid osakesed (antud juhul alfaosakesed, mis koosnevad kahest prootonist ja kahest neutronist), mis radioaktiivsest ainest kõigis suundades, välja arvatud üks, kiirgasid pliiekraani ja ainult suunatud alfaosakeste kiir. lendas läbi pilu välja.

Kogemuste skeem

Edasi oli kiire teekonnal veel mitu kitsaste piludega pliisõela, mis lõikasid ära rangelt kõrvalekalduvad osakesed.

antud suund. Selle tulemusena lendas täiuslikult fokusseeritud alfaosakeste kiire kuni sihtmärgini ja sihtmärk ise oli kõige õhem kuldfooliumi leht. Alfakiir tabas teda. Pärast kokkupõrget fooliumiaatomitega jätkasid alfaosakesed oma teed ja tabasid sihtmärgi taha paigaldatud luminestsentsekraani, millele salvestati sähvatused, kui alfaosakesed seda tabasid. Nende põhjal sai eksperimenteerija hinnata, millises koguses ja kui palju alfaosakesed fooliumiaatomitega kokkupõrgete tagajärjel sirgjoonelise liikumise suunast kõrvale kalduvad.

Rutherford aga märkas, et ükski tema eelkäijatest ei proovinud isegi katseliselt kontrollida, kas mõned alfaosakesed on väga suurte nurkade all kõrvale kaldunud. Rosinavõre mudel lihtsalt ei võimaldanud aatomis nii tihedate ja raskete struktuurielementide olemasolu, et need suudaksid kiireid alfaosakesi märkimisväärse nurga all kõrvale pöörata, mistõttu ei vaevunud keegi seda võimalust katsetama. Rutherford palus ühel oma õpilasel installatsioon ümber varustada nii, et oleks võimalik jälgida alfaosakeste hajumist suurte läbipaindenurkade juures – lihtsalt südametunnistuse puhastamiseks, selle võimaluse täielikuks välistamiseks. Detektor oli naatriumsulfiidiga kaetud ekraan, materjal, mis annab alfaosakese tabamisel fluorestseeruva sähvatuse. Kujutage ette mitte ainult katset otseselt läbi viinud õpilase, vaid ka Rutherfordi enda üllatust, kui selgus, et mõned osakesed kalduvad kõrvale kuni 180 ° nurga all!

Rutherfordi katse tulemuste põhjal joonistatud aatomi pilt on meile tänapäeval hästi teada. Aatom koosneb ülitihedast kompaktsest tuumast, mis kannab positiivset laengut, ja selle ümber negatiivselt laetud kergetest elektronidest. Hiljem on teadlased andnud sellele pildile usaldusväärse teoreetilise aluse (vt Bora Atom), kuid kõik sai alguse lihtsast katsest väikese radioaktiivse materjali proovi ja kuldfooliumitükiga.

3.2 Meetod Milliken

3.2.1. Lühike elulugu:

Robert Millikan sündis 1868. aastal Illinoisis vaeses preestriperes. Ta veetis oma lapsepõlve Macvocketi provintsilinnas, kus pöörati suurt tähelepanu spordile ja kus õpetati vähe. Füüsikat õpetanud gümnaasiumidirektor ütles näiteks oma noortele kuulajatele: „Kuidas saab lainetest heli teha? Jama, poisid, see kõik on jama!"

3.2.2. Esimesed kogemused ja probleemide lahendamine:

Esimesed katsed taandusid järgmisele. Lamekondensaatori plaatide vahele, millele rakendati 4000 V pinget, tekkis pilv, mis koosnes ioonidele ladestunud veepiiskadest. Esmalt täheldati pilve tipu langemist elektrivälja puudumisel. Siis tekkis sisse lülitatud pingega pilv. Pilve langemine toimus gravitatsiooni ja elektrijõu mõjul.
Pilvelisule mõjuva jõu ja selle saavutatava kiiruse suhe on esimesel ja teisel juhul sama. Esimesel juhul on jõud mg, teisel mg + qE, kus q on tilga laeng, E on elektrivälja tugevus. Kui kiirus esimesel juhul on υ 1 teisel υ 2, siis

Teades pilve langemiskiiruse υ sõltuvust õhu viskoossusest, saame arvutada vajaliku laengu q. See meetod ei andnud aga soovitud täpsust, kuna sisaldas hüpoteetilisi eeldusi, mis ei olnud eksperimenteerija kontrolli all.

Mõõtmiste täpsuse tõstmiseks tuli ennekõike leida võimalus arvestada pilve aurustumisega, mis mõõtmise käigus paratamatult tekkis.

Selle probleemi üle mõtiskledes tuli Millikan välja klassikalise kukkumismeetodiga, mis avas hulga ootamatuid võimalusi. Leiutamise loo jätame autorile endale:
«Mõistades, et tilkade aurustumiskiirus jäi teadmata, püüdsin välja mõelda meetodi, mis selle määramatu väärtuse täielikult välistaks. Minu plaan oli järgmine. Varasemates katsetes suutis elektriväli raskusjõu mõjul pilve tipu langemise kiirust vaid veidi suurendada või vähendada. Nüüd tahtsin seda välja tugevdada nii, et pilve ülemine pind jääks ühtlasele kõrgusele. Sel juhul sai võimalikuks pilve aurustumiskiiruse täpselt kindlaks määrata ja seda arvutustes arvesse võtta.

Selle idee elluviimiseks konstrueeris Millikan väikese suurusega laetava aku, mis andis pinget kuni 10 4 V (sel ajal oli see katsetaja silmapaistev saavutus). Ta pidi looma piisavalt tugeva välja, et pilve hoida, nagu "Muhamedi kirst", hämaras. "Kui mul oli kõik valmis," ütleb Millikan ja kui pilv tekkis, keerasin lülitit ja pilv oli elektriväljas. Ja tol hetkel see sulas mu silme all ehk teisisõnu ei jäänud kogu pilvest väikestki tükki alles, mida oli võimalik optilise juhtseadme abil jälgida, nagu Wilson tegi ja kavatsesin teha. Alguses tundus mulle, et pilve jäljetult kadumine ülemise ja alumise plaadi vahelises elektriväljas tähendab, et katse lõppes asjata ... ”Kuid nagu teadusajaloos sageli juhtus, põhjustas ebaõnnestumine uus idee. Ta viis kuulsa tilkmeetodini. "Korduvad katsed," kirjutab Millikan, "on näidanud, et pärast pilve hajumist võimsas elektriväljas, oma kohale võis eristada mitut eraldiseisvat veepiiska"(Rõhutasin mina. – V. D.). "Ebaõnnestunud" katse viis võimaluseni hoida tasakaalus ja vaadelda üksikuid tilka piisavalt kaua.

Kuid vaatlusperioodi jooksul muutus veepiiskade mass aurustumise tagajärjel oluliselt ja Millikan läks pärast mitmepäevast otsimist üle katsetele õlipiiskadega.

7 või 8 minuti pärast. pilv hajub ja vaatevälja jääb väike arv tilkasid, mille laeng vastab näidatud jõudude tasakaalule.

Millikan täheldas neid tilkasid eraldiseisvate eredate punktidena. "Nende tilkade ajalugu kulgeb tavaliselt nii," kirjutab ta. "Kui gravitatsioon on välja jõust veidi ülekaalus, hakkavad nad aeglaselt langema, kuid kuna need järk-järgult aurustuvad, lakkab nende allaliikumine peagi. ja nad muutuvad üsna pikaks ajaks liikumatuks... Siis hakkab väli domineerima ja tilgad hakkavad aeglaselt tõusma. Nende eluea lõpus plaatidevahelises ruumis kiireneb see ülespoole liikumine väga tugevalt ja nad tõmbavad suurel kiirusel ülemise plaadi poole.

3.2.3. Paigaldamise kirjeldus:

Millikani aparaadi skeem, mille abil saadi 1909. aastal otsustavaid tulemusi, on näidatud joonisel 17.

Kondensaatoriplaatidele rakendati aku B pinge 10 4 V. Plaatide lühistamiseks ja seeläbi elektrivälja hävitamiseks sai kasutada lülitit.

Plaatide M ja N vahele langevad õlitilgad valgustati tugeva allikaga. Tilkade käitumist vaadeldi läbi teleskoobi kiirte suunaga risti.

Piiskade kondenseerumiseks vajalikud ioonid tekkisid 200 mg massiga raadiumitüki kiiritamisel, mis paiknes plaatide küljelt 3–10 cm kaugusel.

Spetsiaalse seadme abil paisutati gaasi kolvi langetades. 1–2 sekundi jooksul pärast paisumist raadium eemaldati või varjati pliisõelaga. Seejärel lülitati sisse elektriväli ja alustati teleskoobi tilkade vaatlemist. Torul oli skaala, mille järgi oli võimalik lugeda tilga läbitud vahemaad teatud aja jooksul. Aega pani kirja lukuga täpne kell.

Vaatluste käigus avastas Millikan nähtuse, mis oli võtmeks tervele järgnevale üksikute elementaarlaengute täpsete mõõtmiste seeriale.

"Heljuvate tilkade kallal töötades unustasin ma mitu korda raadiumikiirte eest blokeerida," kirjutab Millikan. Siis juhtusin märkama, et aeg-ajalt muutis üks tilk järsku oma laengut ja hakkas mööda välja või vastu liikuma, haarates ilmselgelt esimesel juhul positiivse ja teisel juhul negatiivse iooni. See avas võimaluse mõõta kindlalt mitte ainult üksikute tilkade laenguid, nagu olin seni teinud, vaid ka üksikute atmosfääriioonide laenguid.

Tõepoolest, mõõtes sama tilga kiirust kaks korda, üks kord enne ja teine kord pärast iooni püüdmist, saaksin ilmselgelt täielikult välistada tilga omadused ja keskkonna omadused ning töötada kogusega, mis on võrdeline ainult iooniga. kinnipüütud iooni laeng."

3.2.4. Alglaengu arvutamine:

Millikan arvutas elementaarlaengu järgmiste kaalutluste põhjal. Langemise kiirus on võrdeline sellele mõjuva jõuga ega sõltu tilga laengust.
Kui tilk langes kondensaatori plaatide vahele ainult gravitatsiooni mõjul kiirusega υ, siis

Kui väli on sisse lülitatud, suunatud gravitatsioonijõu vastu, on mõjuvaks jõuks vahe qE - mg, kus q on tilga laeng, E on väljatugevuse moodul.

Piiskade kiirus on võrdne:

υ 2 = k (qE-mg) (2)

Kui jagame võrdsuse (1) (2), saame

Siit

Olgu tilk haaranud iooni ja selle laeng on muutunud võrdseks q"-ga ning liikumiskiirus υ 2. Selle kinnipüütud iooni laengut tähistatakse e-ga.

Siis e = q "- q.

Kasutades (3), saame

Väärtus on antud languse jaoks konstantne.

3.2.5. Järeldused Millikani meetodist

Järelikult on igasugune tilga poolt püütud laeng võrdeline kiiruste erinevusega (υ "2 - υ 2), teisisõnu võrdeline iooni kinnipüüdmisest tingitud tilkade kiiruse muutusega! Arvukad vaatlused on näidanud, et valemi (4) kehtivus.Selgus, et e väärtus saab muutuda ainult hüpetel!Alati vaadeldakse laenguid e, 2e, 3e, 4e jne.

Millikan kirjutab, et paljudel juhtudel täheldati langust viis või kuus tundi ja selle aja jooksul püüdis see mitte kaheksa või kümme iooni, vaid sadu. Kokkuvõttes jälgisin paljude tuhandete ioonide püüdmist sel viisil ja kõigil juhtudel oli püütud laeng ... kas täpselt võrdne kõigist püütud laengutest väikseima või selle väärtuse väikese täisarvu kordsega . See on otsene ja ümberlükkamatu tõestus, et elektron ei ole "statistiline keskmine", vaid et kõik ioonide elektrilaengud on kas täpselt võrdsed elektroni laenguga või esindavad selle laengu väikseid täisarvulisi kordi.

Millikani meetod võimaldas sellele küsimusele ühemõtteliselt vastata. Esimeste katsete käigus tekitati laenguid neutraalsete gaasimolekulide ioniseerimisel radioaktiivse kiirguse vooluga. Mõõdeti tilkade poolt püütud ioonide laengut.

Kui pihustuspudeliga vedelikku pihustada, elektristuvad tilgad hõõrdumise tõttu. See oli hästi teada juba 19. sajandil. Kas need laengud on sama kvantifitseeritud kui ioonide laengud? Millikan "kaalutab" tilgad pärast pihustamist ja mõõdab laenguid ülalkirjeldatud viisil. Kogemused näitavad elektrilaengu samasugust diskreetsust.

Õli (dielektrik), glütseriini (pooljuht), elavhõbeda (juht) tilkadega pihustades tõestab Millikan, et mis tahes füüsilise olemusega kehade laengud koosnevad kõigil juhtudel ilma erandita rangelt konstantse väärtusega üksikutest elementaarosadest. 1913. aastal võtab Millikan kokku arvukate katsete tulemused ja annab elementaarlaengu jaoks järgmise väärtuse: e = 4,774. 10-10 ühikut CGSE tasu. Nii pandi paika tänapäeva füüsika üks olulisemaid konstante. Elektrilaengu määramine on muutunud lihtsaks aritmeetiliseks ülesandeks.

3.4 Comptoni kujutise meetod:

Suurt rolli elektroni reaalsuse idee tugevdamisel mängis Ch.T.R. Wilson veeauru kondenseerumise mõjust ioonidele, mis tõi kaasa võimaluse pildistada osakeste jälgi.

Nad ütlevad, et A. Compton ei suutnud loengus skeptilist kuulajat kuidagi veenda mikroosakeste olemasolu reaalsuses. Ta nõudis, et usuks ainult siis, kui ta neid oma silmaga näeb.
Seejärel näitas Compton fotot alfaosakeste jäljega, mille kõrval oli sõrmejälg. "Kas sa tead, mis see on?" küsis Compton. "Sõrm," vastas kuulaja. "Sel juhul," kuulutas Compton pidulikult, "see valgusriba on osake."
Fotod elektronide jälgedest ei näidanud mitte ainult elektronide tegelikkust. Need kinnitasid oletust elektronide väiksuse kohta ja võimaldasid võrrelda katsega teoreetiliste arvutuste tulemusi, milles ilmnes elektroni raadius. Katoodkiirte läbitungimisvõime uurimisel Lenardi algatatud katsed näitasid, et radioaktiivsete ainete poolt kiiratavad väga kiired elektronid annavad gaasis jälgi sirgjoonte kujul. Raja pikkus on võrdeline elektroni energiaga. Suure energiaga alfaosakeste jälgede fotod näitavad, et rajad koosnevad suurest arvust punktidest. Iga punkt on ioonile ilmuv veepiisk, mis tekib elektroni ja aatomi kokkupõrke tulemusena. Teades aatomi suurust ja nende kontsentratsiooni, saame arvutada aatomite arvu, millest α-osake antud kaugusel läbima peab. Lihtne arvutus näitab, et α-osake peab läbima umbes 300 aatomit, enne kui ta kohtub teel ühe aatomikihi moodustava elektroniga ja ioniseerub.

See asjaolu näitab veenvalt, et elektronide maht on tühine osa aatomi mahust. Madala energiaga elektroni rada on kõver, seetõttu kaldub aeglane elektron aatomisisene välja. See tekitab oma teel rohkem ionisatsiooniakte.

Hajumisteooriast saab andmeid, et hinnata läbipaindenurki elektroni energia funktsioonina. Neid andmeid kinnitab hästi ka reaalsete jälgede analüüs.Teooria ja katse kokkulangemine on tugevdanud arusaama elektronist kui aine väikseimast osakesest.

Järeldus:

Elementaarse elektrilaengu mõõtmine avas võimaluse paljude olulisemate füüsikaliste konstantide täpseks määramiseks.
e väärtuse teadmine võimaldab automaatselt määrata põhikonstandi – Avogadro konstandi – väärtuse. Enne Millikani katseid olid Avogadro konstandi kohta ainult ligikaudsed hinnangud, mille andis gaaside kineetiline teooria. Need hinnangud põhinesid õhumolekuli keskmise raadiuse arvutustel ja varieerusid üsna laias vahemikus 2-st. 10 23 kuni 20. 10 23 1 / mol.

Oletame, et teame elektrolüüdi lahust läbinud laengut Q ja elektroodile ladestunud aine M kogust. Siis, kui iooni laeng on Ze 0 ja selle mass on m 0, on võrdsus

Kui ladestunud aine mass on võrdne ühe mooliga,

siis Q = F on Faraday konstant ja F = N 0 e, kust:

Ilmselgelt annab Avogadro konstandi määramise täpsuse elektronlaengu mõõtmise täpsus. Praktika nõudis põhikonstantide määramise täpsuse suurendamist ja see oli üks stiimuleid elektrilaengu kvantide mõõtmise meetodi täiustamiseks. See töö, mis on juba puhtalt metroloogilist laadi, jätkub tänaseni.

Praegu on kõige täpsemad väärtused:

e = (4,8029 ± 0,0005) 10-10. ühikut CGSE tasu;

N 0 = (6,0230 ± 0,0005) 10 23 1 / mol.

Teades N o, on võimalik määrata gaasimolekulide arv 1 cm 3-s, kuna 1 mooli gaasi ruumala on juba teadaolev konstant.

Gaasi molekulide arvu teadmine 1 cm 3-s võimaldas omakorda määrata molekuli soojusliikumise keskmise kineetilise energia. Lõpuks saab elektroni laengu abil määrata Plancki konstandi ja Stefan-Boltzmanni konstandi soojuskiirguse seaduses.

Vene Föderatsiooni haridusministeerium

Amuuri Riiklik Pedagoogikaülikool

Elementaarse elektrilaengu määramise meetodid

Lõpetanud õpilane 151g.

Venzelev A.A.

Kontrollis: Cheraneva T.G

Sissejuhatus.

1. Elektroni avastamise eellugu

2. Elektroni avastamise ajalugu

3. Elektronide avastamise katsed ja meetodid

3.1 Thomsoni kogemus

3.2 Rutherfordi kogemus

3.3. Millikani meetod

3.3.1. lühike elulugu

3.3.2. Paigaldamise kirjeldus

3.3.3. Elementaarlaengu arvutamine

3.3.4. Järeldused meetodist

3.4. Comptoni pildistamise meetod

Järeldus.

Sissejuhatus:

ELEKTRON – avastamise hetkeks esimene elementaarosake; looduses väikseima massi ja väikseima elektrilaengu materjalikandja; aatomi koostisosa.

Elektronide laeng on 1,6021892. 10-19 Cl

4.803242. 10-10 ühikut SGSE

Elektroni mass on 9,109534. 10-31 kg

Erilaeng e / m e 1,7588047. 10 11 cl. kg -1

Elektroni spin on 1/2 (h ühikutes) ja sellel on kaks projektsiooni ± 1/2; elektronid järgivad Fermi-Dirac statistikat, fermionid. Nende suhtes kehtib Pauli välistamise põhimõte.

Elektroni magnetmoment on võrdne - 1,00116 m b, kus m b on Bohri magneton.

Elektron on stabiilne osake. Katseandmetel on eluiga t e> 2. 10 22 aastat vana.

1. Avastuse taust

Esiteks ei olnud ühtegi katset, milles osaleksid üksikud elektronid. Elementaarlaeng arvutati mikroskoopilise laengu mõõtmiste põhjal, eeldades mitme hüpoteeside paikapidavust.

2. Elektroni avastamine:

3. Elektroni avamise meetodid:

3.1 Thomsoni kogemus

Joseph John Thomson, 1856-1940