"Elektronivarauksen määritys. Alkuainevarauksen määritys elektrolyysillä Alkuainevarauksen mittaus

Metodinen huomautus... Opiskelija tietää elektronin jo kemian kurssilta ja sitä vastaavalta VII luokan ohjelman osiosta. Nyt on tarpeen syventää ymmärrystä aineen ensimmäisestä alkeishiukkasesta, muistaa tutkittu, yhdistää se osion "Sähköstaattinen" ensimmäiseen aiheeseen ja siirtyä alkuainevarauksen tulkinnan korkeammalle tasolle. On syytä pitää mielessä sähkövarauksen käsitteen monimutkaisuus. Ehdotettu retki voi auttaa paljastamaan tämän käsitteen ja pääsemään asian ytimeen.

Elektronilla on monimutkainen historia. Tavoitteeseen pääsemiseksi mahdollisimman lyhyellä tavalla, on suositeltavaa johtaa tarina seuraavasti.

Elektronin löytäminen oli lukuisten kokeiden tulos. XX vuosisadan alkuun mennessä. elektronin olemassaolo on vahvistettu useissa riippumattomissa kokeissa. Mutta huolimatta kokonaisten kansallisten koulujen keräämästä valtavasta kokeellisesta materiaalista, elektroni pysyi hypoteettisena hiukkasena, sillä kokemus ei ollut vielä vastannut useisiin peruskysymyksiin.

Ensinnäkin ei ollut ainuttakaan koetta, johon yksittäiset elektronit osallistuisivat. Alkuainevaraus laskettiin mikroskooppisen varauksen mittausten perusteella olettaen useiden hypoteesien pätevyyttä.

Jotkut skeptikot jättivät yleensä huomioimatta elektronin löytämisen. Akateemikko AF Ioffe kirjoitti muistelmissaan opettajastaan VK Roentgenista: "Vuoteen 1906-1907 asti sanaa elektroni ei olisi pitänyt lausua Münchenin yliopiston fysiikan instituutissa. tarvitsee".

Kysymystä elektronin massasta ei ole ratkaistu, ei ole todistettu, että sekä johtimien että eristeiden varaukset koostuvat elektroneista. Käsitteellä "elektroni" ei ollut yksiselitteistä tulkintaa, sillä koe ei ollut vielä paljastanut atomin rakennetta (Rutherfordin planeettamalli ilmestyi vuonna 1911 ja Bohrin teoria vuonna 1913).

Elektroni ei ole vielä päässyt teoreettisiin rakenteisiin. Lorentzin elektroniteoriassa oli jatkuvasti jakautunut varaustiheys. Druden kehittämässä metallisen johtavuuden teoriassa oli kyse erillisistä varauksista, mutta nämä olivat mielivaltaisia varauksia, joiden arvolle ei asetettu rajoituksia.

Elektroni ei ole vielä ylittänyt "puhtaan" tieteen puitteita. Muista, että ensimmäinen elektroninen putki ilmestyi vasta vuonna 1907.

Siirtymiseksi uskosta vakaumukseen oli ensinnäkin tarpeen eristää elektroni, keksiä menetelmä alkeisvarauksen suoraa ja tarkkaa mittaamista varten.

Tämän ongelman ratkaisi amerikkalainen fyysikko Robert Millikan (1868-1953) vuonna 1906 alkaneiden hienovaraisten kokeiden sarjassa.

Robert Millikan syntyi vuonna 1868 Illinoisissa köyhään pappiperheeseen. Hän vietti lapsuutensa Macvocketin maakuntakaupungissa, jossa kiinnitettiin paljon huomiota urheiluun ja jossa opetettiin huonosti. Fysiikkaa opettanut lukion rehtori sanoi esimerkiksi nuorille opiskelijoilleen: "Kuinka voit tehdä ääntä aalloista? Hölynpölyä, pojat, tämä kaikki on hölynpölyä!"

Oberdeen College ei ollut parempi, mutta Millikan, jolla ei ollut taloudellista tukea, joutui opettamaan fysiikkaa lukiossa itse. Amerikassa oli silloin vain kaksi fysiikan oppikirjaa, jotka oli käännetty ranskasta, ja lahjakkaalla nuorella miehellä ei ollut vaikeuksia opiskella niitä ja opettaa menestyksekkäästi. Vuonna 1893 hän tuli Columbian yliopistoon ja meni sitten opiskelemaan Saksaan.

Millikan oli 28-vuotias, kun hän sai A. Michelsonilta tarjouksen assistentiksi Chicagon yliopistoon. Aluksi hän harjoitti täällä lähes yksinomaan pedagogista työtä ja vasta 40-vuotiaana aloitti tieteellisen tutkimuksen, joka toi hänelle maailmanlaajuista mainetta.

Pilven pisaraan vaikuttavan voiman suhde sen saavuttamaan nopeuteen on sama ensimmäisessä ja toisessa tapauksessa. Ensimmäisessä tapauksessa voima on mg, toisessa mg + qE, missä q on pisaran varaus, E on sähkökentän voimakkuus. Jos nopeus ensimmäisessä tapauksessa on v 1 toisessa v 2, niin

Kun tiedämme pilven putoamisnopeuden v riippuvuuden ilman viskositeetista, voimme laskea tarvittavan varauksen q. Tämä menetelmä ei kuitenkaan antanut haluttua tarkkuutta, koska se sisälsi hypoteettisia oletuksia, jotka eivät olleet kokeen tekijän hallinnassa.

Mittausten tarkkuuden lisäämiseksi oli ensinnäkin tarpeen löytää tapa ottaa huomioon pilven haihtuminen, jota väistämättä tapahtui mittauksen aikana.

Tätä ongelmaa pohtiessaan Millikan keksi klassisen pudotusmenetelmän, joka avasi joukon odottamattomia mahdollisuuksia. Jätämme keksinnön tarinan tekijälle itselleen:

"Ymmärsin, että pisaroiden haihtumisnopeus jäi tuntemattomaksi, yritin keksiä menetelmän, joka eliminoi tämän määrittelemättömän arvon kokonaan. Suunnitelmani oli seuraava. Aiemmissa kokeissa sähkökenttä pystyi vain hieman lisäämään tai vähentämään nopeutta pilven huipun putoamisesta painovoiman vaikutuksesta. Nyt halusin vahvistaa sitä kenttää niin, että pilven yläpinta pysyi vakiokorkeudella. Tässä tapauksessa tuli mahdolliseksi määrittää tarkasti pilven haihtumisnopeus pilvi ja ota se huomioon laskelmissa." Tämän idean toteuttamiseksi Millikan suunnitteli pienen kokoisen ladattavan akun, joka antoi jopa 104 V jännitteen (silloin tämä oli kokeilijan erinomainen saavutus). Hänen täytyi luoda riittävän vahva kenttä, jotta pilvi pysyisi "Muhammedin arkun" kaltaisessa hämärässä.

"Kun minulla oli kaikki valmiina", Millikan kertoo, "ja kun pilvi muodostui, laitoin kytkimen päälle ja pilvi oli sähkökentässä. , mikä oli havaittavissa ohjausoptisella laitteella, kuten Wilson teki ja minä olin Kuten minusta aluksi näytti, pilven häviäminen jälkiä jättämättä sähkökentässä ylemmän ja alemman levyn välissä tarkoitti, että koe päättyi turhaan ... "

Kuitenkin, kuten tieteen historiassa usein on tapahtunut, epäonnistuminen synnytti uuden idean. Hän johti kuuluisaan pudotusmenetelmään. "Toistetut kokeet", kirjoittaa Millikan, "osoittivat, että sen jälkeen, kun pilvi oli hajallaan voimakkaassa sähkökentässä, sen paikalta oli mahdollista erottaa useita erillisiä vesipisaroita" (minä korostan - V.D.).

"Epäonnistunut" koe johti siihen, että löydettiin mahdollisuus säilyttää tasapaino ja tarkkailla yksittäisiä pisaroita riittävän pitkään.

Mutta havaintojakson aikana vesipisaran massa muuttui merkittävästi haihtumisen seurauksena, ja Millikan siirtyi useiden päivien etsinnän jälkeen öljypisaroiden kokeisiin.

Kokeellinen menettely osoittautui yksinkertaiseksi. Lauhdutinlevyjen väliin muodostuu pilvi adiabaattisen laajenemisen seurauksena. Se koostuu pisaroista, joissa on eri suuruisia ja eri merkkisiä varauksia. Kun sähkökenttä kytketään päälle, pisarat, joilla on samanniminen varaus kuin kondensaattorin ylälevyn varaus, putoavat nopeasti, ja ylempi levy vetää puoleensa pisaroita, joilla on vastakkainen varaus. Mutta tietyllä määrällä pisaroita on sellainen varaus, että sähkövoima tasapainottaa painovoiman.

7 tai 8 minuutin kuluttua pilvi hajoaa ja näkökenttään jää pieni määrä pisaroita, joiden varaus vastaa mainittua voimatasapainoa.

Millikan havaitsi nämä pisarat erillisinä kirkkaina pisteinä. "Näiden pisaroiden historia etenee yleensä näin", hän kirjoittaa. "Jos painovoima on hieman ylivoimainen kentän voiman suhteen, ne alkavat hitaasti pudota, mutta koska ne vähitellen haihtuvat, niiden alaspäin suuntautuva liike lakkaa pian. ja ne muuttuvat liikkumattomiksi melko pitkäksi aikaa.Sitten kenttä alkaa vallita ja pisarat alkavat nousta hitaasti.Elämänsä loppua kohti levyjen välisessä tilassa tämä ylöspäin suuntautuva liike kiihtyy erittäin voimakkaasti ja ne houkuttelevat suurella nopeudella ylempään levyyn."

Kaavio Millikan-laitteistosta, jonka avulla saatiin ratkaisevia tuloksia vuonna 1909, on esitetty kuvassa 17.

Kammiossa C oli litteä kondensaattori, joka oli valmistettu pyöreistä messinkilevyistä M ja N ja jonka halkaisija oli 22 cm (niiden välinen etäisyys oli 1,6 cm). Ylälevyn keskelle tehtiin pieni reikä p, jonka läpi öljypisarat kulkivat. Jälkimmäiset muodostettiin puhaltamalla sisään öljysuihkua suihkeella. Tässä tapauksessa ilma puhdistettiin alustavasti pölystä johtamalla se putken läpi lasivillalla. Öljypisaroiden halkaisija oli noin 10-4 cm.

Akusta B syötettiin kondensaattorilevyihin jännite 104 V. Kytkimen avulla levyt pystyttiin oikosulkemaan ja siten tuhota sähkökenttä.

Levyjen M ja N väliin putoavat öljypisarat valaistiin voimakkaalla lähteellä. Pisaroiden käyttäytyminen havaittiin kohtisuorassa kaukoputken läpi kulkevien säteiden suuntaan nähden.

Pisaroiden kondensoitumiseen tarvittavat ionit syntyivät säteilyttämällä 200 mg:n massaista radiumia, joka sijaitsee 3-10 cm:n etäisyydellä levyjen sivusta.

Erikoislaitteen avulla kaasua laajennettiin laskemalla mäntää. 1–2 sekunnin kuluttua laajennuksesta radium poistettiin tai peitettiin lyijysuojalla. Sitten sähkökenttä käynnistettiin ja putoamisen havainnointi teleskooppiin aloitettiin.

Putkessa oli asteikko, jolla oli mahdollista laskea pisaran kulkema matka tietyn ajanjakson aikana. Kellonaika tallennettiin tarkalla lukolla varustetulla kellolla.

Havaintojensa aikana Millikan löysi ilmiön, joka toimi avaimena koko sarjaan myöhempiä yksittäisten alkuainevarausten tarkkoja mittauksia.

Millikan kirjoittaa, että työskennellessäni suspendoituneiden pisaroiden parissa unohdin estää niitä radiumsäteilyltä useaan otteeseen. Ensimmäisessä tapauksessa se oli positiivinen ja toisessa tapauksessa negatiivinen ioni.

Todellakin, mittaamalla saman pisaran nopeuden kahdesti, kerran ennen ja toisen kerran ionin sieppauksen jälkeen, voisin ilmeisesti sulkea pois pisaran ominaisuudet ja väliaineen ominaisuudet ja toimia määrällä, joka on verrannollinen vain ionin sieppaamiseen. kaapatun ionin varaus."

Millikan laski perusvarauksen seuraavien näkökohtien perusteella. Pudotuksen nopeus on verrannollinen siihen vaikuttavaan voimaan, eikä se riipu pisaran varauksesta.

Jos pisara putosi kondensaattorin levyjen väliin pelkän painovoiman vaikutuksesta nopeudella v 1, niin

Kun kenttä on kytketty päälle painovoimaa vastaan, vaikuttava voima on erotus qE = mg, missä q on pisaran varaus, E on kentänvoimakkuuden moduuli.

Pisaran nopeus on yhtä suuri kuin:

v 2 = k (qE - mg) (2)

Jos jaamme yhtälön (1) luvulla (2), saamme

Anna pisaran vangita ioni ja sen varauksesta tulee yhtä suuri kuin q 'ja liikkeen nopeus v 2'. Tämän loukkuun jääneen ionin varausta merkitään e. Silloin e = q ′ - q.

Käyttämällä (3) saamme

Arvo on vakio tietylle pudotukselle.

Näin ollen mikä tahansa pisaran vangitsema varaus on verrannollinen nopeuksien eroon (v ′ 2 -v 2), toisin sanoen verrannollinen pisaran nopeuden muutokseen, joka johtuu ionin sieppaamisesta!

Alkuainevarauksen mittaus siis pelkistettiin pisaran kulkeman matkan ja ajan mittaamiseen, jonka aikana tämä matka kuljettiin.

Lukuisat havainnot ovat osoittaneet kaavan (4) pätevyyden. Kävi ilmi, että e:n arvo voi muuttua vain hyppyissä! Varaukset e, 2e, 3e, 4e jne. huomioidaan aina.

"Monissa tapauksissa", kirjoittaa Millikan, "pudotusta havainnoitiin viisi tai kuusi tuntia, ja tänä aikana se ei vanginnut kahdeksaa tai kymmentä ionia, vaan niitä satoja. Yhteensä näin useiden tuhansien sieppaamisen. ioneja, ja kaikissa tapauksissa siepattu varaus ... oli joko täsmälleen yhtä suuri kuin pienin kaikista siepatuista varauksista, tai se oli yhtä suuri kuin tämän arvon pieni kokonaislukukerrannainen. Tämä on suora ja kiistämätön todiste siitä, että elektroni ei ole "tilastollinen keskiarvo", mutta että kaikki ionien sähkövaraukset ovat joko täsmälleen yhtä suuria kuin elektronin varaus tai ovat tämän varauksen pieniä kokonaislukukertoja."

Joten atomismista, diskreettisyydestä tai nykyaikaisin termein sähkövarauksen kvantisoinnista on tullut kokeellinen tosiasia. Nyt oli tärkeää osoittaa, että elektroni on niin sanotusti kaikkialla läsnä. Mikä tahansa sähkövaraus minkä tahansa luonteisessa kappaleessa on samojen alkuainevarausten summa.

Millikanin menetelmä mahdollisti yksiselitteisen vastauksen tähän kysymykseen.

Ensimmäisissä kokeissa varaukset luotiin ionisoimalla neutraaleja kaasumolekyylejä radioaktiivisen säteilyn virralla. Pisaroiden vangitsemien ionien varaus mitattiin.

Kun nestettä ruiskutetaan suihkepullolla, pisarat sähköistyvät kitkan vuoksi. Tämä tiedettiin hyvin jo 1800-luvulla. Ovatko nämä varaukset yhtä kvantisoituja kuin ionien varaukset?

Millikan "punnitsee" pisarat ruiskutuksen jälkeen ja mittaa varaukset edellä kuvatulla tavalla. Kokemus paljastaa saman sähkövarauksen diskreettisyyden.

Vuonna 1913 Millikan tiivisti lukuisten kokeiden tulokset ja antoi seuraavan arvon alkuvaraukselle: e = 4,774 · 10 -10 yksikköä. CGSE-maksu.

Näin perustettiin yksi modernin fysiikan tärkeimmistä vakioista. Sähkövarauksen määrittämisestä on tullut yksinkertainen aritmeettinen tehtävä.

Elektroninen visualisointi... Tärkeä rooli elektronin todellisuuden ajatuksen vahvistamisessa oli G.A. Wilsonin löydöllä vesihöyryn tiivistymisen vaikutuksesta ioneihin, mikä johti mahdollisuuteen valokuvata hiukkasten jälkiä.

Sitten Compton näytti valokuvan alfa-hiukkasradalla, jonka vieressä oli sormenjälki. "Tiedätkö mitä tämä on?" Compton kysyi. "Sormi", kuuntelija vastasi. "Siinä tapauksessa", Compton julisti juhlallisesti, "tämä valokaistale on hiukkanen."

Valokuvat elektronien jäljistä eivät olleet vain osoitus elektronien todellisuudesta. He vahvistivat oletuksen elektronien pienestä koosta ja antoivat mahdollisuuden verrata kokeeseen teoreettisten laskelmien tuloksia, joissa elektronin säde ilmestyi. Kokeet, jotka Lenard aloitti tutkiessaan katodisäteiden läpäisykykyä, osoittivat, että radioaktiivisten aineiden emittoimat erittäin nopeat elektronit jättävät kaasuun jälkiä suorina viivoina. Radan pituus on verrannollinen elektronin energiaan. Valokuvat korkeaenergisista alfahiukkasten jäljestä osoittavat, että jäljet koostuvat suuresta määrästä pisteitä. Jokainen piste on ionille ilmestyvä vesipisara, joka muodostuu elektronin törmäyksen seurauksena atomin kanssa. Kun tiedämme atomien koon ja niiden pitoisuuden, voimme laskea atomien lukumäärän, jonka läpi α-hiukkasen täytyy kulkea tietyllä etäisyydellä. Yksinkertainen laskelma osoittaa, että α-hiukkasen on läpäistävä noin 300 atomia ennen kuin se kohtaa matkallaan yhden atomikuoren muodostavista elektroneista ja ionisoituu.

Tämä tosiasia osoittaa vakuuttavasti, että elektronien tilavuus on mitätön murto-osa atomin tilavuudesta. Matalaenergisen elektronin rata on kaareva; siksi hidas elektroni poikkeaa atominsisäisen kentän vaikutuksesta. Se tuottaa matkallaan lisää ionisaatiotoimia.

Sirontateoriasta voidaan saada tietoa poikkeutuskulmien arvioimiseksi elektronin energian funktiona. Näitä tietoja tukee hyvin oikeiden jälkien analyysi. Teorian ja kokeen yhteensopivuus on vahvistanut käsitystä elektronista aineen pienimpänä hiukkasena.

Alkuainevarauksen mittaus avasi mahdollisuuden useiden tärkeimpien fysikaalisten vakioiden tarkkaan määrittämiseen.

Kun e:n arvo tiedetään automaattisesti, voidaan määrittää perusvakion - Avogadron vakion - arvo. Ennen Millikanin kokeita Avogadron vakiosta oli olemassa vain karkeita arvioita, jotka saatiin kaasujen kineettisellä teorialla. Nämä arviot perustuivat laskelmiin ilmamolekyylin keskimääräisestä säteestä ja vaihtelivat melko laajalla alueella 2 · 10 23 - 20 · 10 23 1 / mol.

Oletetaan, että tiedämme elektrolyyttiliuoksen läpi kulkeneen varauksen Q ja elektrodille kertyneen aineen M määrän. Sitten, jos ionin varaus on Ze 0 ja sen massa on m 0, yhtälö

Jos kerrostuneen aineen massa on yhtä moolia, niin Q = F on Faradayn vakio ja F = N 0 e, jolloin N 0 = F / e. Ilmeisesti Avogadro-vakion määrittämisen tarkkuus määräytyy sen tarkkuuden perusteella, jolla elektronin varaus mitataan.

Harjoittelu vaati perusvakioiden määritystarkkuuden lisäämistä, ja tämä oli yksi kannustimia jatkaa sähkövarauksen kvantin mittausmenetelmän kehittämistä. Tämä työ, joka on jo puhtaasti metrologista, jatkuu tähän päivään asti.

Tällä hetkellä tarkimmat arvot ovat:

e = (4,8029 ± 0,0005) 10 -10 yksikköä. CGSE maksu;

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

Kun tiedetään N 0, on mahdollista määrittää kaasumolekyylien lukumäärä 1 cm 3:ssä, koska 1 kaasumoolin viemä tilavuus on jo tunnettu vakio.

Kaasumolekyylien lukumäärän tietäminen 1 cm 3:ssä puolestaan mahdollisti molekyylin lämpöliikkeen keskimääräisen kineettisen energian määrittämisen.

Lopuksi elektronin varauksen avulla voidaan määrittää Planckin vakio ja Stefan-Boltzmannin vakio lämpösäteilyn laissa.

Teos lisätty sivustolle: 2016-03-13

On ilmainen

Ota selvää työn kustannuksista

Laboratorio robotti

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ALKUPERIAATE MAKSUS JA MILLIKENIN KOKEMUS

; font-family: "Arial" "xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> Robotin kohde; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">:font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> varautuneiden pisaroiden liikkeen tutkimus sähkö- ja gravitaatiokentissä (Millikanin koe) Alkuainevarauksen määritys.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Laitteet; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">: Millikan-laite, yleismittari, jännitelähde 0 ÷ 600 V, mikrometri 1 mm - 100 jakoa, 2 sekuntikelloa, lasit 18 x 18 mm, kytkin, kolmijalka, putki.

; font-family: "Arial"; tekstin koristelu: alleviivaus "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Varautuneiden pisaroiden säteiden ja varausten määrittäminen. Pisaroiden liikenopeuden mittaus eri jännitteillä ja sähkökentän suunnissa ...

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1. Kytke Millikan-asennuksen optinen järjestelmä päälle ja kalibroi mikrometri käyttämällä erityistä asteikkolasia.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2. Aseta Millikan-asennuksen jännite 300 V:iin. Ruiskuta öljypisaroita asennuksen tarkkailutilaan. Säädä optista järjestelmää hieman, tarkkaile öljypisaroiden liikettä. Muuta pisaroiden suuntaa muuttamalla sähkökentän suuntaa kytkimellä Valitse näkyvistä pisaroista se, joka liikkuu tiukasti pystysuorassa ja alhaisella nopeudella Koska tuloksena olevien pisaroiden koot ovat pieniä, voidaan suurella tarkkuudella katsoa, että havaittu liike on jo tasaista (pisara liikkuu vakionopeudella).

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3. Määritä liikeaika sekuntikellolla; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> t; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> valittu pudotusikkuna tietyn matkan ohittaessa; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> S; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> sekä liikeaika; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> t; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> sama pudotusvalikko tietyn matkan ohittaessa; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> S; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Pisaran kulkema matka määritetään mikrometrijaon tulona (katso tehtävän kohta 1 ) suoritettujen asteikkojakojen lukumäärän mukaan Syötä tiedot taulukkoon 1. Toista koe muutamalla tippalla (4 ÷ 6 tippaa).

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

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ei pudotusta	; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> U; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, В	; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> S; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: ala "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> mm	; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> t; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: ala "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> с	; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> S; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> mm	; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> t; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, jossa

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 4. Toista koe muutaman pisaran ajan (4 ÷ 6 tippaa) Milliken-laitteen jännitteillä 400 V ja 500 V. Täytä tiedot taulukkoon 1.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5. Laske nopeudet käyttämällä taulukon 1 tietoja; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: 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 =" fi-US "lang =" fi-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> putoaa kaavojen (6) ja (7) mukaan ja sitten putoamisen säteet ja varaukset kaavojen ( 8) ja (9) Koska pisaran varaus on kokonaisluku; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> n; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> perusmaksu; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (elektronivaraus):

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

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> niin voit määrittää tämän perusmaksun. Täytä taulukko 2.

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

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ei pudotusta	; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: 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 =" fi-US "lang =" fi-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: 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 =" fi-US "lang =" fi-US "> Q; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, cl	; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> r; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> м	; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> n	; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, Кл

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 6. Suorita tulosten matemaattinen käsittely. Pidä kaaviota. Esimerkki kokeesta on esitetty kuvassa 1 .

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 7. Analysoi saadut tulokset ja tee johtopäätökset ohjeiden mukaisesti. Kiinnitä huomiota johtopäätösten johdonmukaisuuteen asetettu tavoite.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Kuva 1.; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Esimerkki kokeesta, jolla määritetään erilaisten pisaroiden varaus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">
Lyhyt teoreettinen materiaali

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ajatuksen sähkövarauksen diskreettisuudesta ilmaisi ensimmäisenä B. Franklin (1752). Diskreetti varauksista perusteli kokeellisesti M. Faraday (1834) elektrolyysin lakien perusteella. Alkuainevarauksen (pienin luonnossa esiintyvä sähkövaraus) numeerinen arvo laskettiin teoreettisesti Avogadron numerolla Alkuainevarauksen suora kokeellinen mittaus suoritettiin. suorittanut R. Millikan (1908-1916) öljypisaroiden menetelmällä Menetelmä perustuu varautuneiden öljypisaroiden liikkeen tutkimukseen tunnetun voimakkuuden tasaisessa sähkökentässä; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ē; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Elektroniikkateorian peruskäsitteiden mukaan kehon varaus muuttuu, jos kehon varaus muuttuu sen sisältämien elektronien määrä (tai joissakin ilmiöissä ioneja, joiden varauksen suuruus on moninkertainen elektronin varauksen kanssa.) Siksi minkä tahansa kappaleen varauksen täytyy muuttua äkillisesti ja osissa, jotka sisältävät kokonaisluvun elektronivarausten lukumäärä.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Millikan mittasi sähkövarauksen, joka keskittyi yksittäisiin pieniin pallomaisiin pisaroihin, jotka muodostuivat suihkusta; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> P; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja sai sähkövarauksen sähköistymisestä johtuen kitkasta sumuttimen seiniä vasten, kuten kuvassa 2 näkyy. Pienen reiän läpi ylälevyn litteässä kondensaattorissa; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> K; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ne putosivat levyjen väliseen tilaan. Pisaran liikettä tarkkailtiin mikroskoopilla; 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 "> Kuva 2:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Asennuskaavio. P - pisara-sumutin, K - lauhdutin, IP - virtalähde, M - mikroskooppi, h; font-family: "Symboli" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - säteilylähde, P - taulukon pinta.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">
Pisaroiden suojaamiseksi konvektioilmavirroilta lauhdutin suljettiin suojakoteloon, jonka lämpötila ja paine pidettiin vakiona. Kokeita suoritettaessa sen oli täytettävä seuraavat ehdot:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1. Pisaroiden on oltava mikroskooppisia, jotta:

font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> varautuneeseen pisaraan vaikuttava sähköstaattinen voima sähkökentän ollessa päällä ylitti painovoiman;
; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> pudotusvaraus sekä sen muutokset säteilytyksen aikana (ionisaattoria käyttämällä) olivat melko pieniä perusmaksut.

font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Tämä helpottaa pudotusvarauksen moninkertaisuuden määrittämistä perusvaraukseksi;

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2. Pudotustiheys; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> = 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, 03 * 10; font-family: "Arial"; vertikaalinen kohdistus: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kg / m; font-family: "Arial"; vertikaalinen kohdistus: 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 "> on oltava suurempi kuin viskoosin väliaineen tiheys; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, jossa se liikkuu (ilma -; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> = 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, 293 kg / m; font-family: "Arial"; vertikaalinen kohdistus: 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. Pisaran massa ei saa muuttua koko kokeen aikana. Tätä varten öljy, joka muodostaa pisara ei saa haihtua (öljy haihtuu paljon hitaammin kuin vesi).

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Jos kondensaattorilevyjä ei ladattu (sähkökentän voimakkuus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ē; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = 0), sitten pisara putosi hitaasti siirtyen ylälevyltä alas.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Heti kun kondensaattorilevyt latautuivat, pisaran liikkeessä tapahtui muutoksia: negatiivinen varaus pisarassa ja positiivinen varaus kondensaattorin ylälevyssä pudotus hidastui ja jossain vaiheessa se muutti liikesuuntaansa päinvastaiseksi - alkoi nousta ylälevylle.

Pisaran liikeyhtälö

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> pudotusnopeuden tunteminen sähköstaattisen kentän puuttuessa (sen varauksella ei ollut merkitystä) ja pudotusnopeuden Tietyssä ja tunnetussa sähköstaattisessa kentässä Millikan pystyi laskemaan pisaran varauksen. Varauksen määrittämiseksi on ensin otettava huomioon pisaran liike sähköstaattisen kentän puuttuessa.; 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 ">) Voimien tasapaino näkyy kuvassa 3.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Tässä tapauksessa pudotukseen vaikuttaa kolme voimaa (katso kuva 3.a):

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> painovoima; 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 "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 9,81 m/s; font-family: "Arial"; vertikaalinen kohdistus: 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 "> Archimedean force; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: 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"; vertikaalinen tasaus: 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"; vertikaalinen tasaus: 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 "> missä; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - ilman tiheys,; 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"; vertikaalinen kohdistus: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - pudota äänenvoimakkuutta,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: 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"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - pisaran syrjäyttämän ilman massa;

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> viskoosi vastusvoima Stokesin kaavalla; 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 ">, missä; 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"; vertikaalinen tasaus: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - 5; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kg / m * s - ilman viskositeetti,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> r; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - pudotuksen säde,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - pudotusnopeus.

; font-family: "Arial"; tekstin koristelu: alleviivaus "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Huomautus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">: Stokesin kaava pätee kaasussa liikkuvalle pallolle, mikäli pallon säde on monta kertaa suurempi kuin vapaa polku Millikanin kokeessa pisarat olivat niin pieniä, että hän joutui tekemään tarvittavat korjaukset laskelmiin pisaran tehollinen tiheys voi poiketa merkittävästi sen aineen tiheydestä.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2 Newtonin laki projisoituna akselille; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> X; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> tapaukselle, joka vastaa kuvaa 3.a:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> (; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> m; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> m; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: ala "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">); font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> +; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> kv; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> - ma; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> (2)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> missä; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> a; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - kiihtyvyys, jolla pisara putoaa.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Viskoosisen vastuksen vuoksi pudotus lähes välittömästi liikkeen alkamisen tai liike-olosuhteiden muutoksen jälkeen vakio (tasainen) nopeus ja liikkuu tasaisesti.Tästä syystä; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> a; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = 0, ja kohdasta (1) löydät pisaran nopeuden. Merkitään vakaan moduulia -tilanopeus sähköstaattisen kentän puuttuessa; 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 ">. Sitten:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> v; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> = (; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> m; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> m; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: ala "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">); font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> /; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> (3)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Jos suljet kondensaattorin sähköpiirin (kuva 3.b), se latautuu ja siihen syntyy sähköstaattinen kenttä; 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 "> (olkoon positiivinen) lisävoima vaikuttaa; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> qE; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, suunnattu ylöspäin (kuva 3.b).

"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> voima sähkökentän puolelta (varatun kondensaattorin kenttä), missä on pisaran varaus,Ē - sähkökentän voimakkuus, U - jännite kondensaattorilevyjen yli, d on levyjen välinen etäisyys.

; 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 "> Kuva 3:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Pudotukseen vaikuttavat voimat:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> a); font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> sähköstaattisen kentän puuttuessa;; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> b); font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> sähköstaattisen kentän läsnä ollessa.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Kuten pisaran vapaan pudotuksen tapauksessa, ota huomioon vakaa liiketila. Newtonin laki projektiossa akseli; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> X; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja ottaen huomioon, että; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> a; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = 0, on muodossa:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> (; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> m; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> m; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: ala "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">); font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> +; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> qE; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> +; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> kv; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> = 0 (4)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> = [; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> - q; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> (; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> m; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> m; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: ala "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">); font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">]; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> /; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> (5)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> missä; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - öljypisaran tasainen nopeus kondensaattorin sähköstaattisessa kentässä:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: 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, jos pudotus liikkuu alas,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: 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, jos blob siirtyy ylöspäin.

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

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

; font-family: "Arial"; väri: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Kaavoista (6) ja (7) saat kaavat varauksen ja säteen määrittämiseen pisaroista pisaran nopeudella ylös ja alas:

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

; kirjasinperhe: "Arial"; väri: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> missä kg m; font-family: "Arial"; pystysuuntaus: super; väri: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0,5; kirjasinperhe: "Arial"; väri: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> с; font-family: "Arial"; pystysuuntaus: super; väri: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - 0,5; font-family: "Arial"; väri: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja

; font-family: "Arial"; väri: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> missä (ms); font-family: "Arial"; pystysuuntaus: super; väri: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0,5

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Alkeisvarauksen määritys laskennallisen kokeen avulla

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Yhtälöstä (5) seuraa, että mittaamalla vakaan tilan nopeuksia; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: 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"; vertikaalinen tasaus: 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 "> sähköstaattisen kentän puuttuessa ja sen läsnä ollessa on mahdollista määrittää pudotusvaraus, jos kerroin tunnetaan; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-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 ">. Se näyttäisi löytävän; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> pudotuksen säteen mittaaminen riittää (ilman viskositeetti tunnetaan muista kokeista). tämän säteen suora mittaus mikroskoopilla on mahdotonta:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> r; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> on suuruusluokkaa 10; font-family: "Arial"; vertikaalinen kohdistus: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial"; vertikaalinen kohdistus: 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"; vertikaalinen kohdistus: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial"; vertikaalinen kohdistus: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 6; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> cm, mikä on verrattavissa valon aallonpituuteen. Siksi mikroskooppi antaa pisarasta vain diffraktiokuvan, ei Pisaran todellisen koon mittaaminen Tietoa pisaran säteestä voidaan saada kokeellisista tiedoista sen liikkeestä sähköstaattisen kentän puuttuessa.; 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 koska; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> m - m; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: 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"; vertikaalinen kohdistus: 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"; vertikaalinen tasaus: 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 "> missä; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - öljypisaran tiheys, kohdasta (3) saamme:

; 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 "> Kokeissaan Millikan muutti pisaran varausta tuomalla palan radiumia lauhduttimeen. ...; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1), jonka seurauksena pudotus voi saada lisäpositiivisen tai negatiivisen varauksen. On selvää, että todennäköisemmin se kiinnittyy itseensä positiivisia ioneja. Toisaalta negatiivisten ionien lisääminen ei ole poissuljettua. Molemmissa tapauksissa pisaran varaus muuttuu ja -; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> äkillisesti; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - sen liikkeen nopeus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: super "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> I; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: 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"; vertikaalinen tasaus: 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 "> muuttunut pudotusmaksu kohdan (5) mukaisesti määräytyy suhteella:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> q; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: ala "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> = (; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: super "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> I; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> +; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> v; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">); font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> /; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> (11)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Kohdasta (5) ja (11) määritetään pudotuksen liitteenä olevan maksun arvo:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> Δ; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> q; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> q; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> q; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: ala "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> (; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: super "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> I; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">) /; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> Δ; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> v; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> /; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US "> (12)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Saman pudotuksen varausarvoja vertaamalla voidaan varmistaa, että varauksen muutos ja laskuvaraus itse ovat saman saman määrän kerrannaisia; 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 "> - alkeisvaraus. Millikan sai lukuisissa kokeissaan erilaisia latausten arvoja; 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"; vertikaalinen tasaus: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, mutta ne olivat aina monikerta; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ≈; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-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"; vertikaalinen kohdistus: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 19; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Cl kohdan (1) mukaan. Tästä syystä Millikan päätteli, että arvo; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> edustaa pienintä mahdollista sähkömäärää luonnossa, eli" sähkön osaa tai atomia."

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Sähkön" atomin "moderni merkitys; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-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"; vertikaalinen kohdistus: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial"; vertikaalinen tasaus: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 19; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Cl. Tämä suure on negatiivisen varauksen omaavan elektronin kantama sähkövaraus; 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 protoni varauksella; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">.

; font-family: "Arial"; tekstin koristelu: alleviivaus "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Huomautus; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kvarkeiksi kutsuttujen ydinhiukkasten varaukset ovat 2/3 moduulista; 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 ">. Sähkövarauksen kvantti tulee siis katsoa 1/3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Mutta atomi- ja molekyyliprosesseissa kaikki varaukset ovat moninkertaisia; 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 "> Kokeellinen asennus

Millikan mittasi sähkövarauksen pallomaisista pisaroista, jotka muodostuivat suihkusta ja jotka varautuivat kitkan vaikutuksesta suihkeen seinämiä vasten. Lauhduttimen ylälevyssä olevan reiän kautta pisarat putosivat levyjen väliseen tilaan ja niitä tarkkailtiin mikroskoopilla. Jos levyjä ei ladata, pisara putoaa hitaasti. Varautuneilla levyillä pisaran liike hidastui ja muutti suuntaa.

Laboratoriotyö on täysin sopusoinnussa Millikanin kokemuksen kanssa. Kokemusta suositellaan kahdelle opiskelijalle. Kokoa asennus kuvan 1 mukaisesti. 4.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Yhdistä pysyvä (300; font-family: "Arial" "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> В; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">) ja säädettävä (0 -; 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 =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> В; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">) jännitelähteen lähdöt, jotta voit vastaanottaa jännitettä; 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 =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> В; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Kentän suuntakytkimen kautta lähde liitetään Millikan-laitteeseen. Volttimittari on kytketty rinnan. Millikan-laitteen optinen järjestelmä on kytketty lähtöön; 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 =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> В; font-family: "Arial '" xml: lang = "ru-RU" lang = "ru-RU"> jännitelähde.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Kuva 4. Nykyaikainen kokeellinen järjestely perusvarauksen määrittämiseen Millikan-laitteella

; font-family: 'Arial'; tekstin koristelu: alleviivaus "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Kiinnitä huomiota; 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 "> mikroskoopin kentässä (kuva.; font-family: 'Arial' "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5) kuva käännetään.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Kuva.; font-family: 'Arial' "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5. Öljypisaroita (valkoisia pisteitä) lauhdutinlevyjen välissä. Okulaarikentässä olevien mittalasin merkkien välinen etäisyys on 0,029; font-family: 'Arial' "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> mm.

"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> Ohjaus"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> th"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA ">"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kysymyksiä"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA ">"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ja"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> asetettu"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. Muotoile varauksen diskreettisyyslaki.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2. Muotoile Stokesin laki.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3. Mikä on viskositeetin η fysikaalinen merkitys? Mistä fysikaalisesta laista sen mitat saadaan?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 4. Mitkä voimat vaikuttavat pisaraan Millikanin kokeessa?

font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5. Miten lasketaan kondensaattorin sähkökentässä varautuneeseen hiukkaseen vaikuttava voima?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 6. Miksi tässä kokeessa pisaran nopeutta voidaan pitää vakiona?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 7. Miksi lauhduttimen ilma on alttiina röntgensäteille, ultraviolettisäteille tai radioaktiivisten aineiden säteilylle?

font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 8. Miksi vakaan tilan pisaran nopeus muuttuu tietyllä arvolla säteilytyksen aikana?

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

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

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 11. Miksi pisara voi säteilytettynä kaapata samanmerkkisen varauksen kuin sen oma varaus, koska varaukset Onko samannimisen pisaran sieppaustaajuus riippuvainen lämpötilasta, pisaran varauksesta, siepatun ionin varauksesta?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 12. Mikset voi mitata pisaran sädettä suoraan mikroskoopilla?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 13. Stokes-kaava; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> F; font-family: 'Arial' "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: 'Arial' "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-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 "> ei sovellu, jos pudotuksen säde on pienempi kuin molekyylien vapaa reitti; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> λ; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Arvioi keskimääräinen vapaa reitti ilmanpaineessa ja huoneenlämpötilassa. Laskettuasi pisaran säteen koetietojen perusteella, arvioi onko ehto täyttynyt, että pudotuksen säde; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> r; font-family: 'Arial' "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">>>; font-family: 'Arial' "xml: lang =" fi-US "lang =" fi-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> λ; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (eli Stokes-kaavaa voidaan käyttää ja tietojen käsittely kaavoilla (5 ja 11) on hyväksyttävää.

font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 14. Selitä, kuinka perusvaraus määritetään kokeellisten tietojen perusteella.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 15. Valitse yksikköjärjestelmä vastaanotettujen tietojen käsittelyä varten ja laske uudelleen kaikki tarvittavien vakioiden arvot tämä järjestelmä.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 16. Arvioi kaavan (5) avulla jännite, joka tarvitaan nostamaan pisaroita, joissa on 3 elektronin varausta vastaava varaus?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 17. Millikan-menetelmällä voidaan määrittää elektronin varaus. Mitä muita menetelmiä määrittää elektronin varaus tunnetko elektronin?

Kirjallisuus

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Ioffe AF Tapaamiset fyysikkojen kanssa. Muistoni ulkomailta

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> fyysikot. 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. American Scientists and Inventors. 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 "> Yleinen fysiikan kurssi: 5 osaa - M., 1979. - Vol. 3, " Electricity ".

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5.; font-family: 'Arial'; color: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Säännöt kokeellisten tutkimusten tulosten formalisoimiseksi laboratoriorobottien visionilla kurssilla" Primary fysiikka ". Vorobjova N.V., Gorchinsky O.D., Kovalenko V.F., 2004.; font-family: 'Arial'; väri: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">

Tilaa töitä jo tänään jopa 25% alennuksella

On ilmainen

Ota selvää työn kustannuksista

Parshina Anna, Sevalnikov Aleksei, Luzyanin Roman.

Tavoite: oppia määrittämään alkuvarauksen arvo elektrolyysillä; tutkia maksun määritysmenetelmät elektroni.

Laitteet: sylinterimäinen astia kuparisulfaattiliuoksella, lamppu, elektrodit, vaa'at, ampeerimittari, vakiojännitelähde, reostaatti, kello, avain, liitäntäjohdot.

Ladata:

Esikatselu:

Jos haluat käyttää esitysten esikatselua, luo itsellesi Google-tili (tili) ja kirjaudu sisään: https://accounts.google.com

Dian kuvatekstit:

Laboratoriotyöt Alkuvarauksen määritys elektrolyysillä Chuchkovskajan lukion 10. luokan oppilaat: Parshina Anna, Sevalnikov Aleksey, Luzyanin Roman. Johtaja: fysiikan opettaja Chekalina O.Yu.

Työn tarkoitus: oppia määrittämään alkuvarauksen arvo elektrolyysimenetelmällä; tutkia menetelmiä elektronin varauksen määrittämiseksi. Varustus: sylinterimäinen astia kuparisulfaattiliuoksella, lamppu, elektrodit, vaa'at, ampeerimittari, vakiojännitelähde, reostaatti, kello, avain, liitäntäjohdot.

Olemme koonneet ketjun: Edistyminen:

Työmme tulos

Opimme määrittämään alkuainevarauksen arvon elektrolyysimenetelmällä, tutkimme menetelmiä elektronin varauksen määrittämiseen. Johtopäätös:

V. Ya. Bryusov "Elektronin maailma" Ehkä nämä elektronit ovat maailmoja, joissa on viisi maanosaa, taide, tieto, sodat, valtaistuimet ja neljänkymmenen vuosisadan muisto! Ehkä myös jokainen atomi on universumi, jossa on sata planeettaa; On kaikkea, mikä on täällä, pakattuna tilavuutena, mutta myös sitä, mitä ei ole täällä. Heidän mittansa ovat pieniä, mutta silti sama Heidän äärettömyytensä kuin täällä; Siellä on surua ja intohimoa, kuten täällä, ja jopa siellä on samaa maailman ylimielisyyttä. Heidän viisautensa, asettaen loputtoman maailmansa olemuksensa keskipisteeseen, Kiipeävät tunkeutumaan mysteerin kipinöihin Ja pohtimaan, kuten minä nyt; Ja sillä hetkellä, kun uusien voimien virrat syntyvät tuhosta, he huutavat itsehypnoosi-unelmissa, että Jumala sammutti valonsa!

Venäjän federaation opetusministeriö

Amurin osavaltion pedagoginen yliopisto

Alkuainesähkövarauksen määritysmenetelmät

Täydennetty opiskelija 151g.

Venzelev A.A.

Tarkastettu: Cheraneva T.G

Johdanto.

1. Elektronin löytämisen esihistoria

2. Elektronin löytämisen historia

3. Elektronien löytämisen kokeet ja menetelmät

3.1 Thomsonin kokemus

3.2 Rutherfordin kokemus

3.3. Millikanin menetelmä

3.3.1. lyhyt elämäkerta

3.3.2. Asennuskuvaus

3.3.3. Alkuvarauksen laskenta

3.3.4. Päätelmät menetelmästä

3.4. Compton-kuvausmenetelmä

Johtopäätös.

Esittely:

ELEKTRONI - ensimmäinen alkeishiukkanen löytöhetkellä; materiaalin kantaja, jolla on pienin massa ja pienin sähkövaraus luonnossa; atomin osana.

Elektronin varaus on 1,6021892. 10-19 Cl

4.803242. 10-10 yksikköä SGSE

Elektronin massa on 9,109534. 10-31 kg

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

Elektronin spin on 1/2 (h-yksiköissä) ja sillä on kaksi projektiota ± 1/2; elektronit noudattavat Fermi-Diracin tilastoja, fermionit. Heihin sovelletaan Paulin poissulkemisperiaatetta.

Elektronin magneettinen momentti on -1,00116 m b, missä m b on Bohrin magnetoni.

Elektroni on stabiili hiukkanen. Kokeellisten tietojen mukaan käyttöikä on t e> 2. 10 22 vuotta vanha.

Ei osallistu vahvoihin vuorovaikutuksiin, lepton. Nykyaikainen fysiikka pitää elektronia todella alkeishiukkasena, jolla ei ole rakennetta ja kokoa. Jos jälkimmäiset ovat nollasta poikkeavia, niin elektronin säde r e< 10 -18 м

1. Löydön tausta

Epävarmuus oli ratkaisevassa vaiheessa. Ensin elektroni ilmestyi elektrolyysin lakien atomistisen tulkinnan seurauksena, sitten se löydettiin kaasupurkauksesta. Ei ollut selvää, käsittelikö fysiikka todella samaa objektia. Suuri joukko skeptisiä luonnontieteilijöitä uskoi, että alkuvaraus on erisuuruisten varausten tilastollinen keskiarvo. Lisäksi yksikään elektronin varauksen mittauskokeista ei antanut tiukasti toistuvia arvoja.
Jotkut skeptikot jättivät yleensä huomioimatta elektronin löytämisen. Akateemikko A.F. Ioff muistelmissaan opettajastaan V.K. Roentgen kirjoitti: "Vuosiin 1906 - 1907 asti. sanaa elektroni ei olisi pitänyt lausua Münchenin yliopiston fysiikan instituutissa. Roentgen piti sitä todistamattomana hypoteesina, jota käytettiin usein ilman riittävää perustetta ja tarpeettomasti."

Elektroni ei ole vielä ylittänyt "puhtaan" tieteen puitteita. Muistakaamme, että ensimmäinen elektroninen lamppu ilmestyi vasta vuonna 1907. Siirtyäkseen uskosta vakaumukseen, oli ensinnäkin tarpeen eristää elektroni, keksiä menetelmä alkeisvarauksen suoraa ja tarkkaa mittausta varten.

Ratkaisu tähän ongelmaan ei odottanut kauan. Vuonna 1752 ajatuksen sähkövarauksen diskreettisuudesta ilmaisi ensimmäisenä B. Franklin. Varausten diskreetti todistettiin kokeellisesti M. Faradayn vuonna 1834 löytämillä elektrolyysin laeilla. Alkuainevarauksen (pienin luonnossa esiintyvä sähkövaraus) numeerinen arvo laskettiin teoreettisesti elektrolyysin lakien perusteella Avogadron avulla. määrä. R. Milliken suoritti alkuainevarauksen suoran kokeellisen mittauksen klassisissa kokeissa, jotka suoritettiin vuosina 1908 - 1916. Nämä kokeet antoivat myös kiistattoman todisteen sähkön atomismista. Elektroniikkateorian peruskäsitteiden mukaan minkä tahansa kappaleen varaus syntyy sen sisältämien elektronien (tai positiivisten ionien, joiden varausarvo on elektronin varauksen monikerta) lukumäärän muutoksen seurauksena. Siksi minkä tahansa kappaleen varauksen tulisi muuttua äkillisesti ja osissa, jotka sisältävät kokonaislukumäärän elektronivarauksia. Todettuaan kokeellisesti sähkövarauksen muutoksen diskreetin luonteen R. Millikan pystyi saamaan vahvistuksen elektronien olemassaolosta ja määrittämään yhden elektronin varauksen suuruuden (alkuainevaraus) öljypisaroiden menetelmällä. Menetelmä perustuu varautuneiden öljypisaroiden liikkeen tutkimukseen tunnetun voimakkuuden E tasaisessa sähkökentässä.

2. Elektronin löytäminen:

Jos jätämme huomiotta sen, mikä edelsi ensimmäisen alkuainehiukkasen - elektronin - löytymistä ja mikä seurasi tätä upeaa tapahtumaa, voimme sanoa lyhyesti: vuonna 1897 kuuluisa englantilainen fyysikko THOMSON Joseph John (1856-1940) mittasi ominaisvarauksen q / m katodisädehiukkaset - "korpuskkelit", kuten hän kutsui niitä, katodisäteiden *) taipumisen vuoksi sähkö- ja magneettikentissä.

Vertaamalla saatua lukua tuolloin tunnetun yksiarvoisen vetyionin ominaisvaraukseen epäsuoralla päättelyllä hän päätyi siihen tulokseen, että näiden hiukkasten, joita myöhemmin kutsuttiin "elektroneiksi", massa on paljon pienempi (yli tuhat kertaa ) kevyimmän vetyionin massa.

Samana vuonna 1897 hän oletti, että elektronit ovat olennainen osa atomeja ja katodisäteet eivät ole atomeja tai sähkömagneettista säteilyä, kuten jotkut säteiden ominaisuuksien tutkijat uskoivat. Thomson kirjoitti: "Näin ollen katodisäteet edustavat uutta aineen tilaa, joka eroaa merkittävästi tavallisesta kaasumaisesta tilasta...; tässä uudessa tilassa aine on aine, josta kaikki alkuaineet on rakennettu."

Vuodesta 1897 lähtien katodisäteiden korpuskulaarinen malli alkoi saada yleistä hyväksyntää, vaikka sähkön luonteesta on annettu monenlaisia arvioita. Joten saksalainen fyysikko E. Wichert uskoi, että "sähkö on jotain kuvitteellista, olemassa vain ajatuksissa", ja kuuluisa englantilainen fyysikko Lord Kelvin kirjoitti samana vuonna 1897 sähköstä eräänlaisena "jatkuvana nesteenä".

Thomsonin ajatus katodisädesoluista atomin pääkomponentteina ei saanut suurta innostusta vastaan. Jotkut hänen kollegoistaan ajattelivat, että hän mystifioi heidät, kun hän ehdotti, että katodisäteiden hiukkasia tulisi pitää mahdollisina atomin komponentteina. Thomson-solujen todellinen rooli atomin rakenteessa voitaisiin ymmärtää yhdessä muiden tutkimusten tulosten kanssa, erityisesti spektrianalyysin ja radioaktiivisuustutkimuksen tulosten kanssa.

29. huhtikuuta 1897 Thomson piti kuuluisan viestinsä Lontoon kuninkaallisen seuran kokouksessa. Elektronin tarkkaa löytöaikaa - päivä ja tunti - ei voida nimetä sen omaperäisyyden vuoksi. Tämä tapahtuma oli Thomsonin ja hänen yhteistyökumppaneidensa vuosien työn tulos. Thomson tai kukaan muu ei koskaan havainnut elektronia kirjaimellisessa mielessä, kukaan ei kyennyt eristämään yksittäistä hiukkasta katodisäteen säteestä ja mittaamaan sen ominaisvarausta. Löydön kirjoittaja on J.J. Thomson, koska hänen käsityksensä elektronista olivat lähellä nykyaikaisia. Vuonna 1903 hän ehdotti yhtä ensimmäisistä atomimalleista - "rusinavanukkaa", ja vuonna 1904 hän ehdotti, että atomin elektronit jaetaan ryhmiin, jotka muodostavat erilaisia konfiguraatioita, jotka määrittävät kemiallisten alkuaineiden jaksollisuuden.

Löytöpaikka tunnetaan tarkasti - Cavendishin laboratorio (Cambridge, Iso-Britannia). J.C. Maxwellin vuonna 1870 luomasta siitä tuli seuraavan sadan vuoden aikana "kehto" loistaville löytöille fysiikan eri aloilla, erityisesti atomin ja ydinvoiman alalla. Sen johtajat olivat Maxwell J.K. - 1871 - 1879, Lord Rayleigh - 1879 - 1884, Thomson J.J. - 1884 - 1919, Rutherford E. - 1919 - 1937, Bragg L. - 1938 - 1953; Apulaisjohtaja 1923-1935 - Chadwick J.

Tieteellistä kokeellista tutkimusta teki yksi tiedemies tai pieni ryhmä luovan tutkimuksen ilmapiirissä. Laurence Bragg muisteli myöhemmin työstään vuonna 1913 isänsä Henry Braggin kanssa: ”Se oli hienoa aikaa, kun uusia jännittäviä tuloksia saatiin lähes joka viikko, kuten uusien kultaa sisältävien alueiden löytäminen, joista voi poimia kimpaleita suoraan maasta. .sodan alku*), joka päätti yhteisen työmme."

3. Menetelmät elektronin avaamiseksi:

3.1 Thomsonin kokemus

Joseph John Thomson, 1856-1940

Englantilainen fyysikko, joka tunnetaan paremmin nimellä J.J. Thomson. Syntynyt Cheetham Hillissä Manchesterin esikaupunkialueella käytettyjen kirjojen kauppiaan ja antiikkikauppiaan pojaksi. Vuonna 1876 hän voitti stipendin opiskellakseen Cambridgessa. Vuosina 1884-1919 hän oli Cambridgen yliopiston kokeellisen fysiikan laitoksen professori ja samalla Cavendish-laboratorion johtaja, josta Thomsonin ponnisteluilla tuli yksi maailman tunnetuimmista tutkimuskeskuksista. Samaan aikaan vuosina 1905-1918 hän toimi professorina Lontoon Royal Institutessa. Nobelin fysiikan palkinnon saaja vuonna 1906 sanamuodolla "sähkön kulkeutumisen tutkimiseen kaasujen läpi", joka tietysti sisältää elektronin löytämisen. Thomsonin pojasta George Paget Thomsonista (1892-1975) tuli lopulta myös fysiikan Nobel-palkinto - vuonna 1937 kiteiden elektronidiffraktion kokeellisesta löydöstä.

Vuonna 1897 nuori englantilainen fyysikko J.J. Thomson tuli tunnetuksi vuosisatojen ajan elektronin löytäjänä. Thomson käytti kokeessaan parannettua katodisädeputkea, jonka suunnittelua täydennettiin sähkökäämillä, jotka loivat (Amperen lain mukaan) magneettikentän putken sisään, sekä sarjalla rinnakkaisia sähkökondensaattorilevyjä, jotka loivat sähkökentän. putken sisällä. Tämä mahdollisti katodisäteiden käyttäytymisen tutkimisen sekä magneetti- että sähkökenttien vaikutuksen alaisena.

Käyttämällä uutta putkirakennetta Thomson on johdonmukaisesti osoittanut, että: (1) katodisäteet poikkeavat magneettikentästä sähköisen kentän puuttuessa; (2) katodisäteet poikkeutetaan sähkökentässä magneettikentän puuttuessa; ja (3) sähkö- ja magneettikenttien, joiden intensiteetti on tasapainoinen ja jotka on suunnattu suuntiin, jotka erikseen aiheuttavat poikkeamia vastakkaisiin suuntiin, samanaikaisen vaikutuksen alaisena katodisäteet etenevät suoraviivaisesti, eli näiden kahden kentän toiminta on keskenään tasapainossa.

Thomson havaitsi, että sähkö- ja magneettikenttien välinen suhde, jossa niiden toiminta on tasapainossa, riippuu hiukkasten liikkumisnopeudesta. Thomson pystyi mittaussarjan avulla määrittämään katodisäteiden liikenopeuden. Kävi ilmi, että ne liikkuvat paljon valon nopeutta hitaammin, mistä seurasi, että katodisäteet voivat olla vain hiukkasia, koska mikä tahansa sähkömagneettinen säteily, mukaan lukien itse valo, etenee valon nopeudella (katso Sähkömagneettisen säteilyn spektri). Nämä ovat tuntemattomia hiukkasia. Thomson kutsui "korpuskkeleita", mutta pian niitä alettiin kutsua "elektroneiksi".

Välittömästi kävi selväksi, että elektronien täytyy olla atomien koostumuksessa - muuten, mistä ne tulisivat? 30. huhtikuuta 1897 - päivämäärä, jolloin Thomson raportoi tuloksensa Lontoon kuninkaallisen seuran kokouksessa - pidetään elektronin syntymäpäivänä. Ja tänä päivänä ajatus atomien "jakamattomuudesta" tuli menneisyyteen (katso aineen rakenteen atomiteoria). Yhdessä hieman yli kymmenen vuotta myöhemmin seuranneen atomiytimen löytämisen kanssa (katso Rutherfordin koe) elektronin löytö loi perustan nykyaikaiselle atomin mallille.

Yllä kuvatuista "katodeista" tai pikemminkin katodisädeputkista tuli nykyaikaisten televisiokineskooppien ja tietokonemonitoreiden yksinkertaisimmat edeltäjät, joissa tiukasti kontrolloituja määriä elektroneja lyödään pois kuuman katodin pinnasta muuttuvan magneettisen vaikutuksen alaisena. Kentät poikkeavat tiukasti määritellyistä kulmista ja pommittavat näyttöjen fosforoivia soluja muodostaen niihin valosähköisestä vaikutuksesta johtuvan selkeän kuvan, jonka löytäminen olisi myös mahdotonta ilman tietämystämme katodisäteiden todellisesta luonteesta.

3.2 Rutherfordin kokemus

Ernest Rutherford, Nelsonin ensimmäinen paroni Rutherford, 1871-1937

Uusiseelantilainen fyysikko. Syntynyt Nelsonissa käsityöläisen maanviljelijän poikana. Voitti stipendin opiskellakseen Cambridgen yliopistossa Englannissa. Valmistumisensa jälkeen hänet määrättiin kanadalaiseen McGill-yliopistoon, jossa hän yhdessä Frederick Soddyn (1877-1966) kanssa loi radioaktiivisuusilmiön peruslait, josta hänelle myönnettiin Nobelin kemian palkinto vuonna 1908. Pian tiedemies muutti Manchesterin yliopistoon, jossa hänen johdollaan Hans Geiger (1882-1945) keksi kuuluisan Geiger-laskurin, aloitti atomin rakenteen tutkimuksen ja löysi vuonna 1911 atomiytimen olemassaolon. Ensimmäisen maailmansodan aikana hän kehitti kaikuluotaimia (akustisia tutkoja) vihollisen sukellusveneiden havaitsemiseksi. Vuonna 1919 hänet nimitettiin fysiikan professoriksi ja Cavendish-laboratorion johtajaksi Cambridgen yliopistoon, ja samana vuonna hän löysi ydinvoiman hajoamisen, joka oli seurausta suurienergisten raskaiden hiukkasten pommituksesta. Tässä virassa Rutherford pysyi elämänsä loppuun asti palvellen useita vuosia Royal Scientific Societyn puheenjohtajana. Haudattu Westminster Abbeyyn Newtonin, Darwinin ja Faradayn viereen.

Ernest Rutherford on ainutlaatuinen tiedemies siinä mielessä, että hän teki tärkeimmät löytönsä saatuaan Nobel-palkinnon. Vuonna 1911 hän onnistui kokeessa, jonka avulla tutkijat eivät vain pystyneet katsomaan syvälle atomiin ja saamaan käsityksen sen rakenteesta, vaan hänestä tuli myös mallin armo ja suunnittelun syvyys.

Käyttämällä luonnollista radioaktiivisen säteilyn lähdettä Rutherford rakensi tykin, joka tuotti suunnatun ja fokusoidun hiukkasvirran. Ase oli lyijylaatikko, jossa oli kapea rako, jonka sisään laitettiin radioaktiivista materiaalia. Tästä johtuen radioaktiivisen aineen kaikkiin suuntiin yhtä lukuun ottamatta lähettämät hiukkaset (tässä tapauksessa alfahiukkaset, jotka koostuvat kahdesta protonista ja kahdesta neutronista) absorboituivat lyijysuojukseen ja vain suunnattu alfahiukkassäde lensi. ulos aukon kautta.

Kokemusjärjestelmä

Edelleen säteen reitillä oli useita muita lyijyseuloja, joissa oli kapeita rakoja, jotka leikkaavat pois tiukasti poikkeavat hiukkaset

annettu suunta. Tämän seurauksena täydellisesti fokusoitu alfahiukkasten säde lensi kohteeseen, ja itse kohde oli ohuin kultafoliolevy. Alfasäde osui häneen. Törmäyksen jälkeen folioatomien kanssa alfahiukkaset jatkoivat matkaansa ja osuivat kohteen taakse asennettuun luminesoivaan näyttöön, jolle tallennettiin välähdyksiä alfahiukkasten osuessa siihen. Niiden perusteella kokeilija saattoi arvioida, kuinka paljon ja kuinka paljon alfahiukkasia poikkeaa suoraviivaisen liikkeen suunnasta törmäysten seurauksena folioatomien kanssa.

Rutherford kuitenkin huomasi, että kukaan hänen edeltäjistään ei edes yrittänyt testata kokeellisesti, olivatko jotkin alfahiukkaset taipuneet hyvin suuriin kulmiin. Rusinaverkkomalli ei yksinkertaisesti sallinut niin tiheiden ja raskaiden rakenneosien olemassaoloa atomissa, että ne voisivat kääntää nopeita alfahiukkasia merkittävissä kulmissa, joten kukaan ei vaivautunut testaamaan tätä mahdollisuutta. Rutherford pyysi yhtä oppilaistaan varustamaan laitteiston uudelleen siten, että oli mahdollista tarkkailla alfahiukkasten sirontaa suurilla poikkeutuskulmilla - vain omantuntonsa puhdistamiseksi, tämän mahdollisuuden poistamiseksi kokonaan. Ilmaisin oli natriumsulfidilla päällystetty näyttö, materiaali, joka antaa fluoresoivan salaman, kun alfahiukkanen osuu siihen. Kuvittele yllätys paitsi suoraan koetta suorittavasta opiskelijasta myös itse Rutherfordista, kun kävi ilmi, että jotkut hiukkaset taipuvat jopa 180 °:n kulmissa!

Rutherfordin kokeen tulosten perusteella piirtämä atomin kuva on meille nykyään hyvin tuttu. Atomi koostuu supertiheästä, kompaktista ytimestä, joka kantaa positiivista varausta, ja negatiivisesti varautuneista valoelektroneista ympärillään. Myöhemmin tiedemiehet ovat tarjonneet tälle kuvalle luotettavan teoreettisen perustan (katso Bora Atom), mutta kaikki alkoi yksinkertaisella kokeella pienellä näytteellä radioaktiivista materiaalia ja kultafolion palalla.

3.2 Menetelmä Milliken

3.2.1. Lyhyt elämäkerta:

Robert Millikan syntyi vuonna 1868 Illinoisissa köyhään pappiperheeseen. Hän vietti lapsuutensa Macvocketin maakuntakaupungissa, jossa kiinnitettiin paljon huomiota urheiluun ja jossa opetettiin huonosti. Fysiikkaa opettanut lukion rehtori sanoi esimerkiksi nuorille kuulijoilleen: ”Kuinka aalloista saa ääntä? Hölynpölyä, pojat, kaikki on hölynpölyä!"

3.2.2. Ensimmäiset kokemukset ja ongelmanratkaisut:

Ensimmäiset kokeet kiteytyivät seuraavaan. Litteän kondensaattorin levyjen väliin, joihin syötettiin 4000 V jännite, syntyi pilvi, joka koostui ioneille kerrostuneista vesipisaroista. Pilven yläosan havaittiin ensin putoavan ilman sähkökenttää. Sitten luotiin pilvi jännitteen ollessa päällä. Pilven putoaminen tapahtui painovoiman ja sähkövoiman vaikutuksesta.
Pilven pisaraan vaikuttavan voiman suhde sen saavuttamaan nopeuteen on sama ensimmäisessä ja toisessa tapauksessa. Ensimmäisessä tapauksessa voima on mg, toisessa mg + qE, missä q on pisaran varaus, E on sähkökentän voimakkuus. Jos nopeus ensimmäisessä tapauksessa on υ 1 toisessa υ 2, niin

Kun tiedämme pilven putoamisnopeuden υ riippuvuuden ilman viskositeetista, voimme laskea tarvittavan varauksen q. Tämä menetelmä ei kuitenkaan antanut haluttua tarkkuutta, koska se sisälsi hypoteettisia oletuksia, jotka eivät olleet kokeen tekijän hallinnassa.

Mittausten tarkkuuden lisäämiseksi oli ensinnäkin tarpeen löytää tapa ottaa huomioon pilven haihtuminen, jota väistämättä tapahtui mittauksen aikana.

Tätä ongelmaa pohtiessaan Millikan keksi klassisen pudotusmenetelmän, joka avasi joukon odottamattomia mahdollisuuksia. Jätämme keksinnön tarinan tekijälle itselleen:
"Ymmärsin, että pisaroiden haihtumisnopeus jäi tuntemattomaksi, yritin keksiä menetelmän, joka sulkee tämän määrittelemättömän arvon kokonaan pois. Suunnitelmani oli seuraava. Aiemmissa kokeissa sähkökenttä pystyi vain hieman lisäämään tai hidastamaan pilven huipun putoamisnopeutta painovoiman vaikutuksesta. Nyt halusin vahvistaa tätä kenttää niin, että pilven yläpinta pysyi vakiokorkeudella. Tässä tapauksessa tuli mahdolliseksi määrittää tarkasti pilven haihtumisnopeus ja ottaa se huomioon laskelmissa.

Tämän idean toteuttamiseksi Millikan suunnitteli pienen kokoisen ladattavan akun, joka antoi jopa 10 4 V jännitteen (silloin tämä oli kokeilijan erinomainen saavutus). Hänen täytyi luoda riittävän vahva kenttä, jotta pilvi pysyisi "Muhammedin arkun" kaltaisessa hämärässä. "Kun minulla oli kaikki valmiina", Millikan kertoo, ja kun pilvi muodostui, käänsin kytkintä ja pilvi oli sähkökentässä. Ja sillä hetkellä se suli silmieni edessä, toisin sanoen koko pilvestä ei ollut jäljellä enää pientäkään palaa, jota olisi voitu tarkkailla optisen ohjauslaitteen avulla, kuten Wilson teki ja minä aioin tehdä. Aluksi minusta tuntui, että pilven katoaminen jäljettömiin sähkökenttään ylä- ja alalevyjen välissä tarkoitti kokeen päättymistä turhaan... ”Kuitenkin, kuten tieteen historiassa usein tapahtui, epäonnistuminen aiheutti uusi idea. Hän johti kuuluisaan pudotusmenetelmään. "Toistetut kokeet", kirjoittaa Millikan, "ovat osoittaneet, että sen jälkeen kun pilvi hajoaa voimakkaassa sähkökentässä, sen sijaan useita erillisiä vesipisaroita voitiin havaita"(Minä korostan. - V. D.). "Epäonnistunut" koe johti siihen, että löydettiin mahdollisuus säilyttää tasapaino ja tarkkailla yksittäisiä pisaroita riittävän pitkään.

Mutta havaintojakson aikana vesipisaran massa muuttui merkittävästi haihtumisen seurauksena, ja Millikan siirtyi useiden päivien etsinnän jälkeen öljypisaroiden kokeisiin.

7 tai 8 minuutin kuluttua. pilvi hajoaa ja näkökenttään jää pieni määrä pisaroita, joiden varaus vastaa ilmoitettua voimien tasapainoa.

Millikan havaitsi nämä pisarat erillisinä kirkkaina pisteinä. "Näiden pisaroiden historia etenee yleensä näin", hän kirjoittaa. "Jos painovoima on hieman ylivoimainen kentän voiman suhteen, ne alkavat hitaasti pudota, mutta koska ne vähitellen haihtuvat, niiden alaspäin suuntautuva liike lakkaa pian. ja ne muuttuvat liikkumattomiksi melko pitkäksi aikaa... Sitten kenttä alkaa vallita ja pisarat alkavat nousta hitaasti. Levyjen välisessä tilassa käyttöikänsä lopussa tämä ylöspäin suuntautuva liike kiihtyy erittäin voimakkaasti ja ne vetäytyvät suurella nopeudella ylälevyyn."

3.2.3. Asennuskuvaus:

Kaavio Millikan-laitteistosta, jonka avulla saatiin ratkaisevia tuloksia vuonna 1909, on esitetty kuvassa 17.

Kondensaattorilevyihin syötettiin 10 4 V jännite akusta B. Kytkimellä voitiin oikosulkea levyt ja siten tuhota sähkökenttä.

Levyjen M ja N väliin putoavat öljypisarat valaistiin voimakkaalla lähteellä. Pisaroiden käyttäytyminen havaittiin kohtisuorassa kaukoputken läpi kulkevien säteiden suuntaan nähden.

Pisaroiden kondensoitumiseen tarvittavat ionit syntyivät säteilyttämällä 200 mg:n massaista radiumia, joka sijaitsee 3-10 cm:n etäisyydellä levyjen sivusta.

Erikoislaitteen avulla kaasua laajennettiin laskemalla mäntää. 1 - 2 sekunnissa laajentamisen jälkeen radium poistettiin tai peitettiin lyijyseulalla. Sitten sähkökenttä käynnistettiin ja pisaroiden tarkkailu teleskooppiin aloitettiin. Putkessa oli asteikko, jolla oli mahdollista laskea pisaran kulkema matka tietyn ajanjakson aikana. Kellonaika tallennettiin tarkalla lukolla varustetulla kellolla.

Havaintojensa aikana Millikan löysi ilmiön, joka toimi avaimena koko sarjaan myöhempiä yksittäisten alkuainevarausten tarkkoja mittauksia.

Millikan kirjoittaa, että työskennellessäni roikkuvien pisaroiden parissa unohdin useita kertoja estää ne radiumnsäteiltä. Sitten satuin huomaamaan, että aika ajoin yksi pisaroista yhtäkkiä vaihtoi varaustaan ja alkoi liikkua kenttää pitkin tai sitä vasten, mikä ilmeisesti sieppasi ensimmäisessä tapauksessa positiivisen ja toisessa tapauksessa negatiivisen ionin. Tämä avasi mahdollisuuden mitata varmuudella paitsi yksittäisten pisaroiden varauksia, kuten olin tehnyt siihen asti, myös yksittäisen ilmakehän ionin varausta.

Mittaamalla saman pisaran nopeuden kahdesti, kerran ennen ja toisen kerran ionin sieppauksen jälkeen, voisin tietysti sulkea pois pisaran ominaisuudet ja väliaineen ominaisuudet ja toimia määrällä, joka on verrannollinen vain ionin sieppaamiseen. kaapatun ionin varaus."

3.2.4. Perusvarauksen laskenta:

Millikan laski perusvarauksen seuraavien näkökohtien perusteella. Pudotuksen nopeus on verrannollinen siihen vaikuttavaan voimaan, eikä se riipu pisaran varauksesta.
Jos pisara putoaa kondensaattorin levyjen väliin pelkän painovoiman vaikutuksesta nopeudella υ, niin

Kun kenttä on kytketty päälle painovoimaa vastaan, vaikuttava voima on erotus qE - mg, missä q on pisaran varaus, E on kentänvoimakkuuden moduuli.

Pisaran nopeus on yhtä suuri kuin:

υ 2 = k (qE-mg) (2)

Jos jaamme yhtälön (1) luvulla (2), saamme

Täältä

Olkoon pisara vanginnut ionin ja sen varauksesta tullut yhtä suuri kuin q", ja liikkeen nopeus υ 2. Tämän siepatun ionin varausta merkitään e:llä.

Sitten e = q "- q.

Käyttämällä (3) saamme

Arvo on vakio tietylle pudotukselle.

3.2.5. Johtopäätökset Millikanin menetelmästä

Näin ollen mikä tahansa pisaran vangitsema varaus on verrannollinen nopeuksien eroon (υ "2 - υ 2), toisin sanoen verrannollinen pisaran nopeuden muutokseen, joka johtuu ionin sieppaamisesta! Lukuisat havainnot ovat osoittaneet, että kaavan (4) pätevyys Kävi ilmi, että e:n arvo voi muuttua vain hyppyissä!

"Monissa tapauksissa", kirjoittaa Millikan, "pudotusta havaittiin viisi tai kuusi tuntia, ja tänä aikana se ei vanginnut kahdeksan tai kymmentä ionia, vaan satoja niistä. Kaiken kaikkiaan havaitsin useiden tuhansien ionien sieppaamisen tällä tavalla, ja kaikissa tapauksissa siepattu varaus ... oli joko täsmälleen yhtä suuri kuin pienin kaikista siepatuista varauksista tai se oli yhtä suuri kuin tämän arvon pieni kokonaislukukerrannainen . Tämä on suora ja kiistämätön todiste siitä, että elektroni ei ole "tilastollinen keskiarvo", vaan että kaikki ionien sähkövaraukset ovat joko täsmälleen yhtä suuria kuin elektronin varaus tai edustavat tämän varauksen pieniä kokonaislukukertoja."

Millikanin menetelmä mahdollisti yksiselitteisen vastauksen tähän kysymykseen. Ensimmäisissä kokeissa varaukset luotiin ionisoimalla neutraaleja kaasumolekyylejä radioaktiivisen säteilyn virralla. Pisaroiden vangitsemien ionien varaus mitattiin.

Kun nestettä ruiskutetaan suihkepullolla, pisarat sähköistyvät kitkan vuoksi. Tämä tiedettiin hyvin jo 1800-luvulla. Ovatko nämä varaukset yhtä kvantisoituja kuin ionien varaukset? Millikan "punnitsee" pisarat ruiskutuksen jälkeen ja mittaa varaukset edellä kuvatulla tavalla. Kokemus paljastaa saman sähkövarauksen diskreettisyyden.

Ruiskuttamalla öljypisaroita (dielektrinen), glyseriini (puolijohde), elohopea (johde) Millikan todistaa, että minkä tahansa fysikaalisten kappaleiden varaukset koostuvat kaikissa tapauksissa poikkeuksetta yksittäisistä alkuaineosista, joiden arvo on ehdottomasti vakio. Vuonna 1913 Millikan tekee yhteenvedon lukuisten kokeiden tuloksista ja antaa seuraavan arvon alkuvaraukselle: e = 4,774. 10-10 yksikköä CGSE-maksu. Näin perustettiin yksi modernin fysiikan tärkeimmistä vakioista. Sähkövarauksen määrittämisestä on tullut yksinkertainen aritmeettinen tehtävä.

3.4 Compton-kuvausmenetelmä:

Ch.T.R.:n löydöllä oli suuri rooli elektronin todellisuuden ajatuksen vahvistamisessa. Wilsonin vesihöyryn tiivistymisen vaikutuksesta ioneihin, mikä johti mahdollisuuteen valokuvata hiukkasten jälkiä.

He sanovat, että A. Compton ei luennolla pystynyt millään tavalla vakuuttamaan skeptistä kuuntelijaa mikrohiukkasten olemassaolon todellisuudesta. Hän vaati uskovansa vain nähdessään ne omin silmin.
Sitten Compton näytti valokuvan, jossa oli alfa-hiukkasrata, jonka vieressä oli sormenjälki. "Tiedätkö mitä tämä on?" Compton kysyi. "Sormi", kuuntelija vastasi. "Siinä tapauksessa", Compton julisti juhlallisesti, "tämä valokaistale on hiukkanen."
Valokuvat elektronien jäljistä eivät olleet vain osoitus elektronien todellisuudesta. He vahvistivat oletuksen elektronien pienestä koosta ja antoivat mahdollisuuden verrata kokeeseen teoreettisten laskelmien tuloksia, joissa elektronin säde ilmestyi. Kokeet, jotka Lenard aloitti tutkiessaan katodisäteiden läpäisykykyä, osoittivat, että radioaktiivisten aineiden lähettämät erittäin nopeat elektronit jättävät kaasuun jälkiä suorien viivojen muodossa. Radan pituus on verrannollinen elektronin energiaan. Valokuvat korkeaenergisista alfahiukkasten jäljestä osoittavat, että jäljet koostuvat suuresta määrästä pisteitä. Jokainen piste on ionille ilmestyvä vesipisara, joka muodostuu elektronin törmäyksen seurauksena atomin kanssa. Kun tiedämme atomien koon ja niiden pitoisuuden, voimme laskea atomien lukumäärän, jonka läpi α-hiukkasen täytyy kulkea tietyllä etäisyydellä. Yksinkertainen laskelma osoittaa, että α-hiukkasen on läpäistävä noin 300 atomia ennen kuin se kohtaa matkallaan yhden atomikuoren muodostavista elektroneista ja ionisoituu.

Tämä tosiasia osoittaa vakuuttavasti, että elektronien tilavuus on mitätön murto-osa atomin tilavuudesta. Matalaenergisen elektronin rata on kaareva, joten hidas elektroni poikkeutetaan atominsisäisellä kentällä. Se tuottaa matkallaan lisää ionisaatiotoimia.

Sirontateoriasta voidaan saada tietoa poikkeutuskulmien arvioimiseksi elektronin energian funktiona. Nämä tiedot vahvistavat hyvin todellisten jälkien analyysi, teorian ja kokeen yhteensopivuus on vahvistanut käsitystä elektronista aineen pienimpänä hiukkasena.

Johtopäätös:

Alkuainevarauksen mittaus avasi mahdollisuuden useiden tärkeimpien fysikaalisten vakioiden tarkkaan määrittämiseen.
Kun e:n arvo tiedetään automaattisesti, voidaan määrittää perusvakion - Avogadron vakion - arvo. Ennen Millikanin kokeita Avogadron vakiosta oli olemassa vain karkeita arvioita, jotka saatiin kaasujen kineettisellä teorialla. Nämä arviot perustuivat laskelmiin ilmamolekyylin keskimääräisestä säteestä ja vaihtelivat melko laajalla alueella 2:sta. 10 23-20. 10 23 1 / mol.

Oletetaan, että tiedämme elektrolyyttiliuoksen läpi kulkeneen varauksen Q ja elektrodille kertyneen aineen M määrän. Sitten, jos ionin varaus on Ze 0 ja sen massa on m 0, yhtälö

Jos kerrostuneen aineen massa on yhtä moolia,

silloin Q = F on Faradayn vakio ja F = N 0 e, mistä:

Ilmeisesti Avogadro-vakion määrittämisen tarkkuus määräytyy sen tarkkuuden perusteella, jolla elektronin varaus mitataan. Käytäntö vaati perusvakioiden määritystarkkuuden lisäämistä, ja tämä oli yksi kannustimia jatkaa sähkövarauksen kvantin mittausmenetelmän kehittämistä. Tämä työ, joka on jo puhtaasti metrologista, jatkuu tähän päivään asti.

Tällä hetkellä tarkimmat arvot ovat:

e = (4,8029 ± 0,0005) 10-10. yksiköitä CGSE maksu;

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

Tietäen N o, on mahdollista määrittää kaasumolekyylien lukumäärä 1 cm 3:ssä, koska 1 kaasumoolin viemä tilavuus on jo tunnettu vakio.

Kaasumolekyylien lukumäärän tietäminen 1 cm 3:ssä puolestaan mahdollisti molekyylin lämpöliikkeen keskimääräisen kineettisen energian määrittämisen. Lopuksi elektronin varauksen avulla voidaan määrittää Planckin vakio ja Stefan-Boltzmannin vakio lämpösäteilyn laissa.

Venäjän federaation opetusministeriö

Amurin osavaltion pedagoginen yliopisto

Alkuainesähkövarauksen määritysmenetelmät

Täydennetty opiskelija 151g.

Venzelev A.A.

Tarkastettu: Cheraneva T.G

Johdanto.

1. Elektronin löytämisen esihistoria

2. Elektronin löytämisen historia

3. Elektronien löytämisen kokeet ja menetelmät

3.1 Thomsonin kokemus

3.2 Rutherfordin kokemus

3.3. Millikanin menetelmä

3.3.1. lyhyt elämäkerta

3.3.2. Asennuskuvaus

3.3.3. Alkuvarauksen laskenta

3.3.4. Päätelmät menetelmästä

3.4. Compton-kuvausmenetelmä

Johtopäätös.

Esittely:

ELEKTRONI - ensimmäinen alkeishiukkanen löytöhetkellä; materiaalin kantaja, jolla on pienin massa ja pienin sähkövaraus luonnossa; atomin osana.

Elektronin varaus on 1,6021892. 10-19 Cl

4.803242. 10-10 yksikköä SGSE

Elektronin massa on 9,109534. 10-31 kg

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

Elektronin spin on 1/2 (h-yksiköissä) ja sillä on kaksi projektiota ± 1/2; elektronit noudattavat Fermi-Diracin tilastoja, fermionit. Heihin sovelletaan Paulin poissulkemisperiaatetta.

Elektronin magneettinen momentti on -1,00116 m b, missä m b on Bohrin magnetoni.

Elektroni on stabiili hiukkanen. Kokeellisten tietojen mukaan käyttöikä on t e> 2. 10 22 vuotta vanha.

1. Löydön tausta

2. Elektronin löytäminen:

3. Menetelmät elektronin avaamiseksi:

3.1 Thomsonin kokemus

Joseph John Thomson, 1856-1940