„Određivanje naboja elektrona. Određivanje elementarnog električnog naboja elektrolizom Mjerenje elementarnog naboja

Metodička napomena... Učenici već znaju za elektron iz kolegija kemije i pripadajućeg dijela programa VII razreda. Sada je potrebno produbiti razumijevanje prve elementarne čestice materije, prisjetiti se proučenog, povezati to s prvom temom odjeljka "Elektrostatika" i prijeći na višu razinu interpretacije elementarnog naboja. Treba imati na umu složenost pojma električnog naboja. Predloženi izlet može pomoći u otkrivanju ovog koncepta i ući u srž stvari.

Elektron ima složenu povijest. Da biste što kraćim putem došli do cilja, poželjno je priču voditi na sljedeći način.

Otkriće elektrona rezultat je brojnih eksperimenata. Do početka XX stoljeća. postojanje elektrona utvrđeno je u nizu neovisnih eksperimenata. No, unatoč kolosalnom eksperimentalnom materijalu koji su akumulirale cijele nacionalne škole, elektron je ostao hipotetska čestica, jer iskustvo još nije dalo odgovor na niz temeljnih pitanja.

Prije svega, nije postojao niti jedan eksperiment u kojem bi sudjelovali pojedini elektroni. Elementarni naboj izračunat je na temelju mjerenja mikroskopskog naboja, uz pretpostavku valjanosti niza hipoteza.

Bilo je skeptika koji su općenito ignorirali otkriće elektrona. Akademik AF Ioffe je u svojim memoarima o svom učitelju VK Roentgenu napisao: „Do 1906.-1907. riječ elektron nije se smjela izgovarati na Institutu za fiziku Sveučilišta u Münchenu. potrebe“.

Pitanje mase elektrona nije riješeno; nije dokazano da se naboji na vodičima i dielektricima sastoje od elektrona. Koncept "elektrona" nije imao jednoznačno tumačenje, jer eksperiment još nije otkrio strukturu atoma (Rutherfordov planetarni model pojavit će se 1911., a Bohrova teorija 1913.).

Elektron još nije ušao u teorijske konstrukcije. Lorentzova teorija elektrona je imala kontinuirano raspoređenu gustoću naboja. U teoriji metalne vodljivosti, koju je razvio Drude, radilo se o diskretnim nabojima, ali to su bili proizvoljni naboji, na čiju vrijednost nisu nametnuta ograničenja.

Elektron još nije izašao iz okvira "čiste" znanosti. Podsjetimo da se prva elektronska cijev pojavila tek 1907. godine.

Za prijelaz iz vjere u uvjerenje bilo je potrebno prije svega izolirati elektron, izmisliti metodu za izravno i točno mjerenje elementarnog naboja.

Ovaj problem riješio je američki fizičar Robert Millikan (1868-1953) u nizu suptilnih eksperimenata koji su započeli 1906. godine.

Robert Millikan rođen je 1868. u Illinoisu u siromašnoj svećeničkoj obitelji. Djetinjstvo je proveo u provincijskom gradiću Macvocketu, gdje se mnogo pažnje posvećivalo sportu i slabo podučavano. Ravnatelj srednje škole koji je predavao fiziku rekao je, na primjer, svojim mladim učenicima: "Kako možete napraviti zvuk od valova? Gluposti, dečki, sve su to gluposti!"

Oberdeen College nije bio ništa bolji, ali Millikan, koji nije imao financijsku potporu, morao je sam predavati fiziku u srednjoj školi. U Americi su tada postojala samo dva udžbenika iz fizike, prevedena s francuskog, a talentirani mladić nije imao nikakvih poteškoća da ih proučava i uspješno predaje. Godine 1893. upisao je sveučilište Columbia, a zatim otišao na studij u Njemačku.

Millikan je imao 28 godina kada je dobio ponudu od A. Michelsona da preuzme mjesto asistenta na Sveučilištu u Chicagu. U početku se ovdje bavio gotovo isključivo pedagoškim radom, a tek u četrdesetoj godini započeo je znanstvena istraživanja koja su mu donijela svjetsku slavu.

Omjer sile koja djeluje na kap u oblaku prema brzini koju postiže jednak je u prvom i drugom slučaju. U prvom slučaju, sila je mg, u drugom mg + qE, gdje je q naboj kapi, E je jakost električnog polja. Ako je brzina u prvom slučaju jednaka v 1 u drugom v 2, tada

Poznavajući ovisnost brzine pada oblaka v o viskoznosti zraka, možemo izračunati traženi naboj q. Međutim, ova metoda nije dala željenu točnost, jer je sadržavala hipotetske pretpostavke koje su bile izvan kontrole eksperimentatora.

Kako bi se povećala točnost mjerenja, prije svega je bilo potrebno pronaći način da se uzme u obzir isparavanje oblaka, do kojeg je neizbježno došlo tijekom mjerenja.

Razmišljajući o ovom problemu, Millikan je došao do klasične metode ispuštanja, koja je otvorila niz neočekivanih mogućnosti. Priču o izumu prepustit ćemo samom autoru:

"Shvativši da je brzina isparavanja kapljica ostala nepoznata, pokušao sam smisliti metodu koja bi potpuno eliminirala ovu neodređenu vrijednost. Moj plan je bio sljedeći. U prethodnim eksperimentima, električno polje je moglo samo malo povećati ili smanjiti brzinu pada vrha oblaka pod utjecajem gravitacije. Sada sam htio to polje pojačati tako da gornja površina oblaka ostane na konstantnoj visini. U tom slučaju postalo je moguće točno odrediti brzinu isparavanja oblak i uzmite to u obzir u izračunima." Za provedbu ove ideje, Millikan je dizajnirao punjivu bateriju male veličine, koja je davala napon do 104 V (za to vrijeme to je bilo izvanredno postignuće eksperimentatora). Morala je stvoriti dovoljno jako polje da se oblak, poput "Muhamedovog lijesa", drži u limbu.

“Kada sam imao sve spremno”, kaže Millikan, “i kada se oblak stvorio, uključio sam prekidač, a oblak je bio u električnom polju. , što se moglo promatrati pomoću kontrolnog optičkog uređaja, kao što je to učinio Wilson i ja sam bio Kako mi se isprva činilo, nestanak oblaka bez traga u električnom polju između gornje i donje ploče značio je da je eksperiment završio uzalud..."

Međutim, kao što se često događalo u povijesti znanosti, neuspjeh je iznjedrio novu ideju. Ona je dovela do poznate metode ispuštanja. "Ponovljeni eksperimenti", piše Millikan, "pokazali su da je nakon što se oblak raspršio u snažnom električnom polju, na njegovom mjestu bilo moguće razlikovati nekoliko odvojenih kapi vode" (naglasio sam - V.D.).

“Neuspješni” eksperiment je doveo do otkrića mogućnosti održavanja u ravnoteži i promatranja pojedinačnih kapljica dovoljno dugo.

No, tijekom razdoblja promatranja, masa kapljice vode značajno se promijenila kao rezultat isparavanja, a Millikan je nakon višednevne potrage prešao na pokuse s kapljicama ulja.

Pokazalo se da je eksperimentalni postupak jednostavan. Između ploča kondenzatora adijabatskim širenjem nastaje oblak. Sastoji se od kapljica s nabojima različite veličine i predznaka. Kad je električno polje uključeno, kapi s nabojima istog imena kao naboj na gornjoj ploči kondenzatora brzo padaju, a kapi suprotnog naboja privlače se gornjom pločom. Ali određeni broj kapi ima takav naboj da je sila gravitacije uravnotežena električnom silom.

Nakon 7 ili 8 minuta oblak se rasprši, a u vidnom polju ostaje mali broj kapljica čiji naboj odgovara navedenoj ravnoteži sila.

Millikan je ove kapljice promatrao kao različite svijetle točke. "Povijest ovih kapi obično teče ovako", piše on. "U slučaju blage prevlasti gravitacije nad silom polja, one počinju polako padati, ali budući da postupno isparavaju, njihovo kretanje prema dolje ubrzo prestaje, i oni dosta dugo postaju nepomični. Tada polje počinje prevladavati, a kapi se polako dižu. Pred kraj svog života u prostoru između ploča, ovo kretanje prema gore postaje vrlo snažno ubrzano i oni se privlače velikom brzinom do gornje ploče."

Dijagram Millikan aparata, uz pomoć kojeg su 1909. dobiveni odlučujući rezultati, prikazan je na slici 17.

U komori C nalazio se ravni kondenzator od okruglih mjedenih ploča M i N promjera 22 cm (razmak između njih bio je 1,6 cm). U središtu gornje ploče napravljena je mala rupa p kroz koju su prolazile kapljice ulja. Potonji su nastali puhanjem u mlaz ulja pomoću spreja. U ovom slučaju, zrak je prethodno pročišćen od prašine propuštanjem kroz cijev sa staklenom vunom. Kapljice ulja imale su promjer oko 10-4 cm.

Iz akumulatorske baterije B na ploče kondenzatora doveden je napon od 104 V. Prekidačem je bilo moguće kratko spojiti ploče i time uništiti električno polje.

Kapljice ulja koje su padale između ploča M i N bile su osvijetljene snažnim izvorom. Ponašanje kapi promatrano je okomito na smjer zraka kroz teleskop.

Ioni potrebni za kondenzaciju kapljica nastali su zračenjem komada radija mase 200 mg koji se nalazi na udaljenosti od 3 do 10 cm od strane ploča.

Uz pomoć posebnog uređaja, plin je proširen spuštanjem klipa. Nakon 1-2 s nakon ekspanzije, radij je uklonjen ili zaklonjen olovnim štitom. Tada se uključilo električno polje i počelo je promatranje kapi u teleskop.

Cijev je imala ljestvicu po kojoj je bilo moguće izbrojati udaljenost koju je kap priješla za određeno vremensko razdoblje. Vrijeme je bilježio točan sat s bravom.

Tijekom promatranja, Millikan je otkrio fenomen koji je poslužio kao ključ za čitav niz kasnijih točnih mjerenja pojedinih elementarnih naboja.

"Dok sam radio na suspendiranim kapljicama", piše Millikan, "nekoliko sam puta zaboravio blokirati ih od zraka radija. U prvom slučaju to je bio pozitivan, a u drugom slučaju negativan ion.

Doista, mjerenjem brzine iste kapi dvaput, jednom prije i drugi put nakon hvatanja iona, očito bih mogao potpuno isključiti svojstva kapi i svojstva medija i djelovati s količinom proporcionalnom samo naboj zarobljenog iona."

Elementarni naboj izračunao je Millikan na temelju sljedećih razmatranja. Brzina kapljice proporcionalna je sili koja na nju djeluje i ne ovisi o naboju kapi.

Ako je kapljica pala između ploča kondenzatora pod djelovanjem samo gravitacije s brzinom v 1, tada

Kada je polje uključeno, usmjereno protiv sile gravitacije, djelujuća sila bit će razlika qE = mg, gdje je q naboj kapljice, E je modul jakosti polja.

Brzina kapljice bit će jednaka:

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

Ako jednakost (1) podijelimo s (2), dobivamo

Neka kap uhvati ion i njegov naboj postane jednak q 'i brzina gibanja v 2'. Naboj ovog zarobljenog iona označava se s e. Tada je e = q ′ - q.

Koristeći (3) dobivamo

Vrijednost je konstantna za dati pad.

Posljedično, svaki naboj zahvaćen kapljicom bit će proporcionalan razlici u brzinama (v ′ 2 -v 2), drugim riječima, proporcionalan promjeni brzine kapljice zbog hvatanja iona!

Dakle, mjerenje elementarnog naboja svelo se na mjerenje udaljenosti koju je priješla kap i vremena za koje je ta udaljenost prešla.

Brojna zapažanja pokazala su valjanost formule (4). Pokazalo se da se vrijednost e može mijenjati samo u skokovima! Uvijek se promatraju naboji e, 2e, 3e, 4e itd.

"U mnogim slučajevima", piše Millikan, "pad je promatran pet ili šest sati, a za to vrijeme nije zahvatio osam ili deset iona, već stotine njih. Ukupno sam na taj način promatrao zarobljavanje mnogih tisuća iona, iu svim slučajevima, zarobljeni naboj ... bio je ili točno jednak najmanjem od svih zarobljenih naboja, ili je bio jednak malom cijelom višekratniku ove vrijednosti. Ovo je izravan i nepobitni dokaz da elektron nije "statistički prosjek", ali da su svi električni naboji na ionima ili točno jednaki naboju elektrona, ili su mali cjelobrojni višekratnici tog naboja."

Dakle, atomizam, diskretnost ili, modernim riječima, kvantizacija električnog naboja postala je eksperimentalna činjenica. Sada je bilo važno pokazati da je elektron, da tako kažem, sveprisutan. Svaki električni naboj u tijelu bilo koje prirode zbroj je istih elementarnih naboja.

Millikanova metoda omogućila je nedvosmislen odgovor na ovo pitanje.

U prvim pokusima naboji su stvoreni ioniziranjem neutralnih molekula plina strujom radioaktivnog zračenja. Mjeren je naboj iona zarobljenih kapljicama.

Kada se tekućina raspršuje bocom s raspršivačem, kapljice se naelektriziraju zbog trenja. To je bilo dobro poznato još u 19. stoljeću. Jesu li ti naboji jednako kvantizirani kao naboji iona?

Millikan "važe" kapljice nakon prskanja i mjeri naboje na gore opisani način. Iskustvo otkriva istu diskretnost električnog naboja.

Godine 1913. Millikan je sažeo rezultate brojnih eksperimenata i dao sljedeću vrijednost za elementarni naboj: e = 4,774 · 10 -10 jedinica. CGSE naplata.

Tako je uspostavljena jedna od najvažnijih konstanti moderne fizike. Određivanje električnog naboja postalo je jednostavan aritmetički problem.

Elektronska vizualizacija... Važnu ulogu u jačanju ideje o stvarnosti elektrona odigralo je otkriće G.A. Wilsona o utjecaju kondenzacije vodene pare na ione, što je dovelo do mogućnosti fotografiranja tragova čestica.

Kažu da A. Compton na predavanju nikako nije mogao uvjeriti skeptičnog slušatelja u stvarnost postojanja mikročestica. Inzistirao je da će povjerovati tek kad ih vidi svojim očima.

Zatim je Compton pokazao fotografiju s tragom alfa-čestica, pored koje je bio otisak prsta. "Znaš li što je ovo?" upitao je Compton. "Prst", odgovorio je slušatelj. "U tom slučaju", svečano je izjavio Compton, "ova je traka svjetlosti čestica."

Fotografije tragova elektrona nisu samo ukazivale na stvarnost elektrona. Oni su potvrdili pretpostavku o maloj veličini elektrona i omogućili usporedbu s eksperimentom rezultata teorijskih proračuna, u kojima se pojavio radijus elektrona. Eksperimenti, koje je pokrenuo Lenard u proučavanju prodorne moći katodnih zraka, pokazali su da vrlo brzi elektroni koje emitiraju radioaktivne tvari daju tragove u plinu u obliku ravnih linija. Duljina staze proporcionalna je energiji elektrona. Fotografije tragova alfa čestica visoke energije pokazuju da se tragovi sastoje od velikog broja točaka. Svaka točka je kapljica vode koja se pojavljuje na ionu, a koja nastaje kao rezultat sudara elektrona s atomom. Poznavajući veličinu atoma i njihovu koncentraciju, možemo izračunati broj atoma kroz koje α-čestica mora proći na određenoj udaljenosti. Jednostavan izračun pokazuje da α-čestica mora proći oko 300 atoma prije nego što na svom putu sretne jedan od elektrona koji čine atomsku ljusku i ionizira.

Ova činjenica uvjerljivo ukazuje da je volumen elektrona zanemariv dio volumena atoma. Staza elektrona niske energije je zakrivljena; stoga se spori elektron odbija unutar atomskog polja. Na svom putu proizvodi više ionizacijskih radnji.

Iz teorije raspršenja mogu se dobiti podaci za procjenu kutova otklona kao funkcije energije elektrona. Ovi podaci dobro su potkrijepljeni analizom stvarnih tragova. Podudarnost teorije i eksperimenta ojačala je ideju o elektronu kao najmanjoj čestici materije.

Mjerenje elementarnog električnog naboja otvorilo je mogućnost preciznog određivanja niza najvažnijih fizikalnih konstanti.

Poznavanje vrijednosti e automatski omogućuje određivanje vrijednosti temeljne konstante – Avogadrove konstante. Prije Millikanovih pokusa postojale su samo grube procjene Avogadrove konstante, koje je dala kinetička teorija plinova. Te su se procjene temeljile na izračunima prosječnog polumjera molekule zraka i varirale su u prilično širokom rasponu od 2 · 10 23 do 20 · 10 23 1 / mol.

Pretpostavimo da znamo naboj Q koji je prošao kroz otopinu elektrolita i količinu tvari M koja je taložena na elektrodi. Zatim, ako je naboj iona Ze 0, a njegova masa m 0, jednakost

Ako je masa taložene tvari jednaka jednom molu, tada je Q = F Faradayeva konstanta, a F = N 0 e, odakle je N 0 = F / e. Očito, točnost određivanja Avogadrove konstante dana je točnošću kojom se mjeri naboj elektrona.

Praksa je zahtijevala povećanje točnosti određivanja temeljnih konstanti, a to je bio jedan od poticaja za daljnje usavršavanje metode mjerenja kvanta električnog naboja. Taj posao, koji je već čisto mjeriteljske prirode, traje do danas.

Trenutno su najtočnije vrijednosti:

e = (4,8029 ± 0,0005) 10 -10 jedinica. CGSE naplata;

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

Znajući N 0, moguće je odrediti broj molekula plina u 1 cm 3, budući da je volumen koji zauzima 1 mol plina već poznata konstanta.

Poznavanje broja molekula plina u 1 cm 3, zauzvrat, omogućilo je određivanje prosječne kinetičke energije toplinskog gibanja molekule.

Konačno, naboj elektrona može se koristiti za određivanje Planckove konstante i Stefan-Boltzmannove konstante u zakonu toplinskog zračenja.

Rad je dodan na web mjesto: 2016-03-13

Besplatno je

Saznajte cijenu rada

Laboratorijski robot

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> OSNOVNA NAPLATA I MILLIKENOVO ISKUSTVO

; font-family: "Arial" "xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> Cilj robota; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> proučavanje gibanja nabijenih kapi u električnom i gravitacijskom polju (Millikanov pokus). Određivanje elementarnog naboja.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Oprema; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">: Millikan uređaj, multimetar, izvor napona 0 ÷ 600 V, mikrometar 1 mm - 100 podjela, 2 štoperice, naočale 18 x 18 mm, prekidač, tronožac, cijev.

; font-family: "Arial"; text-decoration: underline "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Određivanje polumjera i naboja nabijenih kapi. Mjerenje brzine kretanja kapi pri različitim naponima i smjerovima električnog polja ...

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1. Uključite optički sustav Millikan instalacije i kalibrirajte mikrometar pomoću posebnog graduacijskog stakla.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2. Postavite napon na 300 V na Millikan instalaciji. Ubrizgajte kapljice ulja u prostor za promatranje u instalaciji. Laganim podešavanjem optičkog sustava promatrajte kretanje kapljica ulja. Za promjenu smjera kapljica koristite prekidač za promjenu smjera električnog polja. Od vidljivih kapljica odaberite onu koja se kreće strogo okomito i malom brzinom Budući da su veličine rezultirajućih kapljica male, može se s visokim stupnjem točnosti smatrati da je promatrano kretanje već postojano (kapljica se kreće konstantnom brzinom).

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3. Odredite vrijeme kretanja pomoću štoperice; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> t; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> odabrani pad se pojavljuje kada prijeđe određenu udaljenost; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> S; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, kao i vrijeme kretanja; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> t; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> isti padajući izbornik prilikom prolaska određene udaljenosti; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> S; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Udaljenost prijeđena kapom određuje se kao umnožak vrijednosti podjele mikrometra (vidi točku 1. zadatka ) prema broju prijeđenih dijeljenja ljestvice Podatke unesite u tablicu 1. Ponovite pokus s nekoliko kapi (4 ÷ 6 kapi).

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

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Bez ispuštanja	; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> U; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, V	; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> S; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> mm	; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> t; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> s	; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> S; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> mm	; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> t; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, sa

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 4. Ponovite eksperiment za nekoliko kapi (4 ÷ 6 kapi) pri naponu na Milliken aparatu od 400 V i 500 V. Popunite podatke u tablici 1.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5. Koristeći podatke u tablici 1, izračunajte brzine; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> v; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> i; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> v; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kapi prema formulama (6) i (7) i, zatim, radijusi i naboji kapi prema formulama ( 8) i (9) Budući da je naboj kapi cijeli broj; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> n; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> osnovno punjenje; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (naboj elektrona):

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

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> tada možete odrediti ovu elementarnu naknadu. Ispunite tablicu 2.

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

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Bez ispuštanja	; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> v; font-family: "Arial"; vertical-align: 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 =" en-US "lang =" en-US "> v; font-family: "Arial"; vertical-align: 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 =" en-US "lang =" en-US "> Q; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, cl	; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> r; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US ">,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> m	; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> n	; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, Kl

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 6. Izvršite matematičku obradu rezultata. Držite graf. Primjer eksperimenta prikazan je na slici 1. .

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 7. Analizirati dobivene rezultate i formulirati zaključke u skladu s metodološkim smjernicama. Obratite pažnju na konzistentnost zaključaka sa zacrtanim ciljem.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Slika 1.; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Primjer eksperimenta za određivanje naboja raznih kapljica; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">
Kratki teorijski materijali

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ideju o diskretnosti električnog naboja prvi je izrazio B. Franklin (1752). Diskretnost naboja je eksperimentalno potkrijepio M. Faraday (1834) na temelju zakona elektrolize. Brojčana vrijednost elementarnog naboja (najmanji električni naboj pronađen u prirodi) teoretski je izračunata korištenjem Avogadrova broja. Izravno eksperimentalno mjerenje elementarnog naboja bilo je proveo R. Millikan (1908-1916) metodom uljanih kapljica Metoda se temelji na proučavanju gibanja nabijenih kapljica ulja u jednoličnom električnom polju poznate jakosti; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ē; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Prema osnovnim konceptima elektroničke teorije, naboj tijela mijenja se kao rezultat promjene u broj elektrona sadržanih u njemu (ili, u nekim pojavama, iona, čija je veličina naboja višekratna od naboja elektrona.) Stoga se naboj svakog tijela mora naglo promijeniti i u dijelovima koji sadrže cijeli broj broj naboja elektrona.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Millikan je izmjerio električni naboj koncentriran na pojedinačnim malim sfernim kapljicama koje su nastale raspršivanjem; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> P; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> i stekao električni naboj elektrifikacijom zbog trenja o stijenke atomizera, kao što je prikazano na slici 2. Kroz malu rupu na gornjoj ploči ravnog kondenzatora; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> K; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> upali su u prostor između ploča. Kretanje kapi promatrano je kroz mikroskop; 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 "> Slika 2:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Instalacijski dijagram. P - raspršivač kapljica, K - kondenzator, IP - napajanje, M - mikroskop, h; font-family: "Simbol" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - izvor zračenja, P - površina stola.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">
Kako bi se kapljice zaštitile od konvekcijskih strujanja zraka, kondenzator je bio zatvoren u zaštitno kućište, u kojem su temperatura i tlak održavani konstantnim. Prilikom izvođenja pokusa bilo je potrebno poštivati sljedeće uvjete:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1. Kapi moraju biti mikroskopske kako bi:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> elektrostatička sila koja je djelovala na nabijenu kap, kada je električno polje bilo uključeno, premašila je silu gravitacije;
; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> pad naboja, kao i njegove promjene tijekom zračenja (koristeći ionizator) bili su jednaki prilično malom broju elementarni naboji.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ovo olakšava postavljanje višestrukosti pada naboja na elementarno punjenje;

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2. Gustoća pada; obitelj fontova: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> = 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, 03 * 10; font-family: "Arial"; vertical-align: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kg / m; font-family: "Arial"; vertical-align: 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 "> mora biti veća od gustoće viskoznog medija; obitelj fontova: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, u kojem se kreće (zrak -; obitelj fontova: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> = 1; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, 293 kg / m; font-family: "Arial"; vertical-align: 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. Masa kapi ne bi se trebala mijenjati tijekom cijelog eksperimenta. Za to se koristi ulje koje čini kap ne smije ispariti (ulje isparava puno sporije od vode).

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ako ploče kondenzatora nisu bile napunjene (jačina električnog polja; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ē; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = 0), zatim je kap polako pala, krećući se od gornje ploče prema donjoj.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Čim su kondenzatorske ploče napunjene, došlo je do promjena u kretanju kapi: u slučaju negativan naboj na kapi i pozitivan naboj na gornjoj ploči kondenzatora kap se usporio, a u nekom trenutku promijenio je smjer kretanja u suprotan - počeo se dizati do gornje ploče.

Jednadžba gibanja za kap

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Poznavanje brzine pada u odsustvu elektrostatičkog polja (njegov naboj nije igrao ulogu) i stope pada u danom i poznatom elektrostatičkom polju, Millikan bi mogao izračunati naboj kapljice. Da bi se odredio naboj, potrebno je prvo razmotriti kretanje kapi u odsustvu elektrostatičkog polja; 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 ">) Odnos snaga prikazan je na slici 3.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> U ovom slučaju na pad djeluju tri sile (vidi sliku 3.a):

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> gravitacija; 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 "> =; porodica fontova: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 9,81 m/s; font-family: "Arial"; vertical-align: 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 "> Arhimedova sila; obitelj fontova: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertical-align: 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"; vertical-align: 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"; vertical-align: 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 "> gdje; obitelj fontova: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - gustoća zraka,; 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"; vertical-align: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - ispusti glasnoću,; obitelj fontova: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial"; vertical-align: 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"; vertical-align: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - masa zraka istisnuta kapljicom;

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> viskozna sila otpora izražena Stokesovom formulom; 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 ">, gdje; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> η; obitelj fontova: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = 1,82 * 10; font-family: "Arial"; vertical-align: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - 5; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> kg / m * s - viskoznost zraka,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> r; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - radijus ispuštanja,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - brzina pada.

; font-family: "Arial"; text-decoration: podcrtani "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Napomena; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">: Stokesova formula vrijedi za loptu koja se kreće u plinu, pod uvjetom da je radijus lopte višestruko veći nego slobodni put U Millikanovom pokusu kapljice su bile toliko male da je u proračune morao unijeti potrebne korekcije.efikasna gustoća kapljice može se značajno razlikovati od gustoće njezine tvari.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2 Newtonov zakon projiciran na os; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> X; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> za slučaj koji odgovara slici 3.a:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> (; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> m; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> m; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US ">); font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> +; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> kv; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> - ma; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> (2)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> gdje; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> a; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - ubrzanje s kojim pad pada.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Zbog viskoznog otpora, pad gotovo odmah nakon početka kretanja ili promjene uvjeta kretanja dobiva konstantna (stalna) brzina i giba se jednoliko .Zbog toga; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> a; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = 0, a iz (1) možete pronaći brzinu kapljice. Označimo modul stabilnog -brzina stanja u odsutnosti elektrostatičkog polja; 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 ">. Zatim:

; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> v; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> = (; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> m; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> -; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> m; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US ">); font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> g; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> /; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> (3)

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Ako zatvorite električni krug kondenzatora (slika 3.b), tada će se on napuniti i u njemu će se stvoriti elektrostatičko polje; 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 "> (neka bude pozitivno) djelovat će dodatna sila; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> qE; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, usmjeren prema gore (slika 3.b).

"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> sila sa strane električnog polja (polja nabijenog kondenzatora), gdje je naboj kapi,Ē - jakost električnog polja, U - napon na pločama kondenzatora, d je razmak između ploča.

; 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 "> Slika 3:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Sile koje djeluju na pad:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> a); font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> u odsutnosti elektrostatičkog polja;; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> b); font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> u prisutnosti elektrostatičkog polja.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Kao iu slučaju slobodnog pada kapljice, razmotrite stacionarno stanje gibanja. Newtonov zakon u projekciji na os; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> X; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> i uzimajući u obzir da; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> a; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> = 0, imat će oblik:

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

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

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> gdje; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> E; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - stabilna brzina kapljice ulja u elektrostatičkom polju kondenzatora:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertical-align: 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, ako se pad pomiče prema dolje,; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertical-align: 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 ako se mrlja pomiče prema gore.

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

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

; font-family: "Arial"; boja: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Iz formula (6) i (7) možete dobiti formule za određivanje naboja i radijusa kapljica brzinom kapljice gore-dolje:

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

; font-family: "Arial"; boja: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> gdje je kg m; font-family: "Arial"; vertical-align: super; boja: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0,5; font-family: "Arial"; boja: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> s; font-family: "Arial"; vertical-align: super; boja: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - 0,5; font-family: "Arial"; boja: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> i

; font-family: "Arial"; boja: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> gdje (ms); font-family: "Arial"; vertical-align: super; boja: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0,5

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Određivanje elementarnog naboja pomoću računskog eksperimenta

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Iz jednadžbe (5) slijedi da mjerenjem stabilnih brzina; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertical-align: 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 "> i; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertical-align: 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 "> u odsutnosti elektrostatičkog polja, odnosno u njegovoj prisutnosti, moguće je odrediti pad naboja ako koeficijent je poznat; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-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 ">. Čini se da će pronaći; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> k; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> dovoljno je izmjeriti polumjer kapi (viskoznost zraka poznata je iz drugih eksperimenata). Međutim, izravno mjerenje ovog radijusa mikroskopom je nemoguće:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> r; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ima red veličine 10; font-family: "Arial"; vertical-align: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial"; vertical-align: 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"; vertical-align: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial"; vertical-align: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 6; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> cm, što je usporedivo s valnom duljinom svjetlosti. Stoga mikroskop daje samo difrakcijsku sliku kapi, a ne omogućujući mjerenje njezine stvarne veličine Informacije o polumjeru kapi mogu se dobiti iz eksperimentalnih podataka o njezinu kretanju u odsutnosti elektrostatičkog polja.; 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 "> i s obzirom da; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> m - m; font-family: "Arial"; vertical-align: 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"; vertical-align: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (; obitelj fontova: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ - ρ; font-family: "Arial"; vertical-align: 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 "> gdje; obitelj fontova: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ρ; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - gustoća kapi ulja, iz (3) dobivamo:

; 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 "> U svojim eksperimentima, Millikan je promijenio naboj kapljice dovodeći komad radija u kondenzator. ...; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1), zbog čega bi pad mogao uhvatiti dodatni pozitivan ili negativan naboj. Jasno je da s veća je vjerojatnost da će na sebe vezati pozitivne ione. S druge strane, nije isključeno dodavanje negativnih iona. U oba slučaja, naboj kapljice će se promijeniti i -; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> naglo; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> - brzina njegovog kretanja; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> v; font-family: "Arial"; vertical-align: super "xml: lang =" en-US "lang =" en-US "> I; font-family: "Arial"; vertical-align: 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"; vertical-align: 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 "> promijenjeni pad naplate u skladu s (5) određuje se omjerom:

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

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Iz (5) i (11) određuje se vrijednost naboja priloženog ispadanju:

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

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Uspoređujući vrijednosti punjenja istog pada, može se uvjeriti da je promjena napunjenosti i pad naboja sami su višekratnici istog istog iznosa; 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 "> - elementarni naboj. U svojim brojnim eksperimentima Millikan je dobio različite vrijednosti naboja; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> q; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> i; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> q; font-family: "Arial"; vertical-align: sub "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 0; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">, ali uvijek su bili višestruki; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> ≈; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-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"; vertical-align: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial"; vertical-align: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 19; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Cl prema (1). Stoga je Millikan zaključio da je vrijednost; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> predstavlja najmanju moguću količinu električne energije u prirodi, to jest" dio ili atom električne energije."

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Suvremeno značenje "atoma" električne energije; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-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"; vertical-align: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> -; font-family: "Arial"; vertical-align: super "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 19; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Cl. Ova količina je elementarni električni naboj koji nosi elektron s negativnim nabojem; 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 "> i proton s nabojem; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">.

; font-family: "Arial"; text-decoration: podcrtani "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Napomena; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">:; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> subnuklearne čestice koje se nazivaju" kvarkovi imaju naboje jednake 2/3 u modulu; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> i 1/3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Dakle, kvantum električnog naboja treba smatrati 1/3; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> e; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Ali u atomskim i molekularnim procesima svi naboji su višestruki; 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 "> Eksperimentalna instalacija

Millikan je izmjerio električni naboj na sfernim kapljicama koje su nastale raspršivanjem i nabijene trenjem o stijenke spreja. Kroz rupu na gornjoj ploči kondenzatora, kapi su padale u prostor između ploča i promatrane su mikroskopom. Ako ploče nisu napunjene, kap će polako pasti. S nabijenim pločama gibanje kapljica se usporilo i promijenilo smjer.

Laboratorijski rad u potpunosti je u skladu s Millikanovim iskustvom. Iskustvo se preporučuje za dva studenta. Montirajte instalaciju kao što je prikazano na sl. 4.

; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Povežite trajno (300; font-family: "Arial" "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> V; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">) i podesiv (od 0 do; 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 =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> V; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">) izlazi izvora napona, tako da možete primati napon unutar; 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 =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> V; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Preko prekidača smjera polja, izvor je spojen na Millikan aparat. Voltmetar je spojen paralelno. optički sustav Millikan aparata spojen je na izlaz; 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 =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: "Arial" "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> V; font-family: "Arial '" xml: lang = "ru-RU" lang = "ru-RU"> izvor napona.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Slika 4. Moderna eksperimentalna postavka za određivanje elementarnog naboja pomoću Millikan uređaja

; font-family: 'Arial'; text-decoration: underline "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Obratite pažnju; 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 "> u polju mikroskopa (sl.; font-family: 'Arial' "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5) slika je obrnuta.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Sl.; font-family: 'Arial' "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5. Kapi ulja (bijele točke) između ploča kondenzatora. Razmak između oznaka diplomskog stakla u polju okulara je 0,029; font-family: 'Arial' "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> mm.

"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> Kontrola"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> th"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA ">"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> pitanja"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA ">"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> i"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> postavljeno"xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> i"xml: lang =" uk-UA "lang =" uk-UA "> i

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1. Formulirajte zakon diskretnosti naboja.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 2. Formulirajte Stokesov zakon.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 3. Koje je fizičko značenje viskoznosti η? Iz kojeg fizikalnog zakona možemo dobiti njegovu dimenziju?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 4. Koje sile djeluju na pad u Millikanovom eksperimentu?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5. Kako izračunati silu koja djeluje na nabijenu česticu u električnom polju kondenzatora?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 6. Zašto se u ovom eksperimentu brzina kapljice može smatrati konstantnom?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 7. Zašto je zrak u kondenzatoru izložen X-zrakama, ultraljubičastim zrakama ili zračenju radioaktivnih lijekova?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 8. Zašto se brzina kapljica u stabilnom stanju mijenja za određenu vrijednost tijekom ozračivanja?

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

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

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 11. Zašto, kada je ozračena, kap može uhvatiti naboj istog znaka kao i vlastiti naboj, jer se naboji istog imena odbijaju?Ovisi li frekvencija hvatanja kapljicom istog naboja o temperaturi,o naboju kapi,o naboju zarobljenog iona?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 12. Zašto ne možete izmjeriti polumjer kapi izravno mikroskopom?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 13. Stokesova formula; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> F; font-family: 'Arial' "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> =; font-family: 'Arial' "xml: lang =" en-US "lang =" hr-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 "> nije primjenjivo ako je polumjer kapi manji od slobodnog puta molekula; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> λ; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Procijenite srednji slobodni put pri atmosferskom tlaku i sobnoj temperaturi. Nakon izračuna radijusa kapljice iz eksperimentalnih podataka, procijenite da li je zadovoljen uvjet da je polumjer pada; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> r; font-family: 'Arial' "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">>>; font-family: 'Arial' "xml: lang =" en-US "lang =" hr-US ">; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> λ; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> (odnosno, Stokesova formula je primjenjiva i obrada podataka prema formulama (5 i 11) je prihvatljiva).

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 14. Objasnite kako odrediti elementarni naboj na temelju eksperimentalnih podataka.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 15. Odaberite sustav jedinica za obradu primljenih podataka i ponovno izračunajte sve vrijednosti potrebnih konstanti u ovaj sustav.

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 16. Koristeći formulu (5), procijenite napon potreban za podizanje kapi koje nose naboj jednak 3 naboja elektrona?

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 17. Koristeći Millikan metodu, možete odrediti naboj elektrona. Koje druge metode za određivanje naboja znaš li elektron?

Književnost

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 1; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">. Ioffe AF Susreti s fizičarima. Moja sjećanja na strane

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> fizičari. 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. Američki znanstvenici i izumitelji. M., Znanje, 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 "> Tečaj opće fizike: 5 svezaka - M., 1979. - Vol. 3, "Električnost".

; font-family: 'Arial' "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> 5.; font-family: 'Arial'; boja: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU "> Pravila za formaliziranje rezultata eksperimentalnih istraživanja u pogledu laboratorijskih robota na kolegiju" Primarni fizika.” Vorobyova N. V., Gorchinsky O.D., Kovalenko V.F., 2004.; font-family: 'Arial'; boja: # 000000 "xml: lang =" ru-RU "lang =" ru-RU ">

Naručite posao danas uz popust do 25%

Besplatno je

Saznajte cijenu rada

Parshina Anna, Sevalnikov Alexey, Luzyanin Roman.

Svrha rada: naučiti kako elektrolizom odrediti vrijednost elementarnog naboja; ispitati metode određivanja naboja elektron.

Oprema: cilindrična posuda s otopinom bakrenog sulfata, lampa, elektrode, vaga, ampermetar, izvor konstantnog napona, reostat, sat, ključ, spojne žice.

Preuzimanje datoteka:

Pregled:

Da biste koristili pregled prezentacija, stvorite si Google račun (račun) i prijavite se na njega: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Laboratorijski rad Određivanje osnovnog naboja elektrolizom Učenici 10. razreda Chuchkovskaya srednje škole: Parshina Anna, Sevalnikov Aleksey, Luzyanin Roman. Voditelj: učiteljica fizike Chekalina O.Yu.

Svrha rada: naučiti kako odrediti vrijednost elementarnog naboja metodom elektrolize; metode proučavanja za određivanje naboja elektrona. Oprema: cilindrična posuda s otopinom bakrenog sulfata, lampa, elektrode, vaga, ampermetar, izvor konstantnog napona, reostat, sat, ključ, spojne žice.

Sastavili smo lanac: Napredak:

Rezultat našeg rada

Naučili smo kako odrediti vrijednost elementarnog naboja metodom elektrolize, proučavali metode za određivanje naboja elektrona. Izlaz:

V. Ya. Bryusov "Svijet elektrona" Možda su ti elektroni svjetovi na kojima postoji pet kontinenata, umjetnost, znanje, ratovi, prijestolja I sjećanje na četrdeset stoljeća! Također, možda, svaki atom je Svemir, gdje postoji sto planeta; Ima svega što je ovdje, u komprimiranom volumenu, Ali i onoga čega ovdje nema. Njihove mjere su male, ali ipak ista Njihova beskonačnost, kao ovdje; Ima tuge i strasti, kao i ovdje, a i tamo je ista svjetska oholost. Njihovi mudraci, stavljajući svoj beskrajni svijet u središte bića, Požurite da proniknu u iskre misterija I promišljaju, kao što ja sada činim; I u trenutku kad se od uništenja stvaraju struje novih sila, Vrište, u snovima samohipnoze, Da je Bog svoje svjetlo ugasio!

Ministarstvo obrazovanja Ruske Federacije

Državno pedagoško sveučilište Amur

Metode određivanja elementarnog električnog naboja

Završio učenik 151g.

Venzelev A.A.

Provjerio: Cheraneva T.G

Uvod.

1. Prapovijest otkrića elektrona

2. Povijest otkrića elektrona

3. Eksperimenti i metode otkrivanja elektrona

3.1 Thomsonovo iskustvo

3.2 Rutherfordovo iskustvo

3.3. Millikanova metoda

3.3.1. kratka biografija

3.3.2. Opis instalacije

3.3.3. Proračun elementarnog naboja

3.3.4. Zaključci iz metode

3.4. Comptonova metoda snimanja

Zaključak.

Uvod:

ELEKTRON - prva elementarna čestica do trenutka otkrića; materijalni nositelj najmanje mase i najmanjeg električnog naboja u prirodi; sastavni dio atoma.

Naboj elektrona je 1,6021892. 10 -19 Kl

4.803242. 10 -10 jedinica SGSE

Masa elektrona je 9,109534. 10 -31 kg

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

Spin elektrona je 1/2 (u jedinicama h) i ima dvije projekcije ± 1/2; elektroni se pokoravaju Fermi-Diracovoj statistici, fermioni. Oni podliježu Paulijevom principu isključenja.

Magnetski moment elektrona jednak je - 1,00116 m b, gdje je m b Bohrov magneton.

Elektron je stabilna čestica. Prema eksperimentalnim podacima, životni vijek je t e> 2. 10 22 godine.

Ne sudjeluje u jakim interakcijama, lepton. Moderna fizika smatra elektron uistinu elementarnom česticom koja nema strukturu i veličinu. Ako su potonje različite od nule, tada je radijus elektrona r e< 10 -18 м

1. Pozadina otkrića

Neizvjesnost je bila u ključnoj točki. Najprije se elektron pojavio kao rezultat atomističkog tumačenja zakona elektrolize, a zatim je otkriven u plinskom pražnjenju. Nije bilo jasno da li se fizika zapravo bavi istim objektom. Velika skupina skeptičnih prirodnih znanstvenika vjerovala je da je elementarni naboj statistički prosjek naboja najrazličitijih veličina. Štoviše, niti jedan od pokusa mjerenja naboja elektrona nije dao strogo ponovljene vrijednosti.
Bilo je skeptika koji su općenito ignorirali otkriće elektrona. Akademik A.F. Ioffe u svojim memoarima o svom učitelju V.K. Roentgen je napisao: „Do 1906. - 1907. riječ elektron nije trebala biti izgovorena na Institutu za fiziku Sveučilišta u Münchenu. Roentgen je to smatrao nedokazanom hipotezom, često korištenom bez dovoljno osnova i nepotrebno."

Elektron još nije izašao iz okvira "čiste" znanosti. Podsjetimo, prva elektronička svjetiljka pojavila se tek 1907. godine. Da bi se prešlo s vjere na uvjerenje, bilo je potrebno prije svega izolirati elektron, izmisliti metodu za izravno i točno mjerenje elementarnog naboja.

Rješenje ovog problema nije dugo čekalo. Godine 1752. ideju o diskretnosti električnog naboja prvi je izrazio B. Franklin. Diskretnost naboja eksperimentalno je potkrijepljena zakonima elektrolize koje je otkrio M. Faraday 1834. Numerička vrijednost elementarnog naboja (najmanjeg električnog naboja pronađenog u prirodi) teoretski je izračunata na temelju zakona elektrolize pomoću Avogadro broj. R. Milliken proveo je izravno eksperimentalno mjerenje elementarnog naboja u klasičnim eksperimentima provedenim 1908. - 1916. godine. Ovi eksperimenti su također pružili nepobitni dokaz atomizma elektriciteta. Prema osnovnim konceptima elektroničke teorije, naboj bilo kojeg tijela nastaje kao rezultat promjene broja elektrona sadržanih u njemu (ili pozitivnih iona čija je vrijednost naboja višestruka od naboja elektrona). Stoga bi se naboj bilo kojeg tijela trebao mijenjati naglo i u dijelovima koji sadrže cijeli broj naboja elektrona. Nakon što je eksperimentalno utvrdio diskretnu prirodu promjene električnog naboja, R. Millikan je uspio dobiti potvrdu postojanja elektrona i odrediti veličinu naboja jednog elektrona (elementarni naboj) metodom uljanih kapi. Metoda se temelji na proučavanju gibanja nabijenih kapljica ulja u jednoličnom električnom polju poznate jakosti E.

2. Otkriće elektrona:

Ako zanemarimo ono što je prethodilo otkriću prve elementarne čestice - elektrona, i što je pratilo ovaj izvanredni događaj, možemo ukratko reći: 1897. godine poznati engleski fizičar THOMSON Joseph John (1856-1940) izmjerio je specifični naboj q/m čestice katodnih zraka - "korpuskule", kako ih je on nazvao, otklonom katodnih zraka *) u električnim i magnetskim poljima.

Uspoređujući dobiveni broj sa tada poznatim specifičnim nabojem jednovalentnog vodikovog iona, posrednim je razmišljanjem došao do zaključka da je masa tih čestica, kasnije nazvanih "elektroni", puno manja (više od tisuću puta). ) masa najlakšeg vodikovog iona.

Iste 1897. godine postavio je hipotezu da su elektroni sastavni dio atoma, a katodne zrake nisu atomi ili nisu elektromagnetsko zračenje, kako su vjerovali neki istraživači svojstava zraka. Thomson je napisao: "Dakle, katodne zrake predstavljaju novo stanje materije, značajno drugačije od uobičajenog plinovitog stanja...; u tom novom stanju materija je tvar od koje su izgrađeni svi elementi."

Od 1897. korpuskularni model katodnih zraka počeo je dobivati opće prihvaćanje, iako je postojao širok raspon prosudbi o prirodi elektriciteta. Tako je njemački fizičar E. Wichert smatrao da je "elektricitet nešto imaginarno, što postoji samo u mislima", a poznati engleski fizičar Lord Kelvin iste 1897. godine pisao je o elektricitetu kao svojevrsnoj "kontinuiranoj tekućini".

Thomsonova ideja o česticama katodnih zraka kao glavnim komponentama atoma nije naišla na veliki entuzijazam. Neki od njegovih kolega mislili su da ih zbunjuje kad je sugerirao da se čestice katodnih zraka trebaju smatrati mogućim komponentama atoma. Prava uloga Thomsonovih tjelešca u strukturi atoma mogla bi se razumjeti u kombinaciji s rezultatima drugih studija, posebice s rezultatima analize spektra i proučavanja radioaktivnosti.

Dana 29. travnja 1897. Thomson je predao svoju slavnu poruku na sastanku Kraljevskog društva u Londonu. Točno vrijeme otkrića elektrona - dan i sat - ne može se imenovati s obzirom na njegovu originalnost. Ovaj događaj rezultat je dugogodišnjeg rada Thomsona i njegovih suradnika. Ni Thomson ni bilo tko drugi nikada nisu promatrali elektron u doslovnom smislu, nitko nije uspio izolirati pojedinačnu česticu iz snopa katodnih zraka i izmjeriti njezin specifični naboj. Autor otkrića je J.J. Thomson jer su njegove ideje o elektronu bile bliske modernim. Godine 1903. predložio je jedan od prvih modela atoma - "puding od grožđica", a 1904. predložio je da se elektroni u atomu dijele u skupine, tvoreći različite konfiguracije koje određuju periodičnost kemijskih elemenata.

Mjesto otkrića je točno poznato - Cavendish Laboratory (Cambridge, Velika Britanija). Stvoren 1870. od strane J.C. Maxwella, tijekom sljedećih stotinu godina postao je "kolijevka" cijelog lanca briljantnih otkrića u različitim područjima fizike, posebno u atomskoj i nuklearnoj. Njegovi direktori bili su: Maxwell J.K. - od 1871. do 1879., Lord Rayleigh - od 1879. do 1884., Thomson J.J. - od 1884. do 1919., Rutherford E. - od 1919. do 1937., Bragg L. - od 1938. do 1953.; Zamjenik ravnatelja 1923-1935 - Chadwick J.

Znanstveno eksperimentalno istraživanje provodio je jedan znanstvenik ili mala skupina u atmosferi kreativnog istraživanja. Laurence Bragg kasnije se prisjetio svog rada 1913. sa svojim ocem, Henryjem Braggom: “Bilo je to prekrasno vrijeme kada su se novi uzbudljivi rezultati primali gotovo svaki tjedan, poput otkrića novih područja koja sadrže zlato u kojima se grumen može pokupiti ravno sa zemlje . početak rata *), čime je okončan naš zajednički rad."

3. Metode otvaranja elektrona:

3.1 Thomsonovo iskustvo

Joseph John Thomson, 1856.-1940

Engleski fizičar, poznatiji jednostavno kao J.J. Thomson. Rođen u Cheetham Hillu, predgrađu Manchestera, u obitelji prodavača polovnih knjiga i antikvara. Godine 1876. dobio je stipendiju za studiranje na Cambridgeu. 1884.-1919. bio je profesor na Odsjeku za eksperimentalnu fiziku na Sveučilištu u Cambridgeu i istodobno voditelj Cavendishovog laboratorija, koji je Thomsonovim zalaganjem postao jedan od najpoznatijih istraživačkih centara u svijetu. U isto vrijeme 1905.-1918. bio je profesor na Kraljevskom institutu u Londonu. Dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 1906. s formulacijom "za proučavanje prolaska elektriciteta kroz plinove", što, naravno, uključuje i otkriće elektrona. Thomsonov sin George Paget Thomson (1892-1975) također je na kraju postao dobitnik Nobelove nagrade za fiziku - 1937. za eksperimentalno otkriće difrakcije elektrona na kristalima.

Godine 1897. mladi engleski fizičar J.J. Thomson stoljećima je postao poznat kao otkrivač elektrona. U svom eksperimentu Thomson je koristio poboljšanu katodnu cijev, čiji je dizajn dopunjen električnim zavojnicama koje su stvarale (prema Ampereovom zakonu) magnetsko polje unutar cijevi, te skupom paralelnih električnih kondenzatorskih ploča koje su stvarale električno polje unutar cijevi. To je omogućilo proučavanje ponašanja katodnih zraka pod utjecajem i magnetskog i električnog polja.

Koristeći novi dizajn cijevi, Thomson je dosljedno pokazao da: (1) katodne zrake se odbijaju u magnetskom polju u odsutnosti električnog; (2) katodne zrake se odbijaju u električnom polju u odsutnosti magnetskog; i (3) pod istodobnim djelovanjem električnog i magnetskog polja uravnoteženog intenziteta, orijentiranih u smjerovima koji zasebno uzrokuju odstupanja u suprotnim smjerovima, katodne zrake se šire pravocrtno, odnosno djelovanje dvaju polja je međusobno uravnoteženo.

Thomson je otkrio da odnos između električnog i magnetskog polja, pri kojem je njihovo djelovanje uravnoteženo, ovisi o brzini kojom se čestice kreću. Kroz niz mjerenja, Thomson je uspio odrediti brzinu kretanja katodnih zraka. Pokazalo se da se kreću mnogo sporije od brzine svjetlosti, iz čega je proizašlo da katodne zrake mogu biti samo čestice, budući da se svako elektromagnetsko zračenje, uključujući i samu svjetlost, širi brzinom svjetlosti (vidi Spektar elektromagnetskog zračenja). To su nepoznate čestice. Thomson je nazvao "tjelešce", ali su se ubrzo počeli zvati "elektroni".

Odmah je postalo jasno da elektroni moraju postojati u sastavu atoma – inače, odakle bi došli? 30. travnja 1897. - datum kada je Thomson izvijestio svoje rezultate na sastanku Kraljevskog društva u Londonu - smatra se rođendanom elektrona. I na današnji dan ideja o "nedjeljivosti" atoma postala je stvar prošlosti (vidi Atomsku teoriju strukture materije). Zajedno s otkrićem atomske jezgre koje je uslijedilo nešto više od deset godina kasnije (vidi Rutherfordov eksperiment), otkriće elektrona postavilo je temelj modernom modelu atoma.

Gore opisana "katoda", točnije, katodne cijevi postale su najjednostavniji prethodnici modernih televizijskih kineskopa i računalnih monitora, u kojima se strogo kontrolirane količine elektrona izbijaju s površine vruće katode, pod utjecajem promjenjivog magnetskog utjecaja. polja skreću pod strogo određenim kutovima i bombardiraju fosforescentne ćelije ekrana, tvoreći na njima jasnu sliku koja proizlazi iz fotoelektričnog efekta, čije bi otkriće također bilo nemoguće bez našeg znanja o pravoj prirodi katodnih zraka.

3.2 Rutherfordovo iskustvo

Ernest Rutherford, prvi barun Rutherford od Nelsona, 1871.-1937.

Novozelandski fizičar. Rođen u Nelsonu, sin zanatskog farmera. Dobio je stipendiju za studij na Sveučilištu Cambridge u Engleskoj. Nakon diplome raspoređen je na kanadsko sveučilište McGill, gdje je zajedno s Frederickom Soddyjem (1877.-1966.) ustanovio osnovne zakone fenomena radioaktivnosti, za što je 1908. godine dobio Nobelovu nagradu za kemiju. Ubrzo se znanstvenik preselio na Sveučilište u Manchesteru, gdje je pod njegovim vodstvom Hans Geiger (1882-1945) izumio svoj poznati Geigerov brojač, počeo istraživati strukturu atoma i 1911. otkrio postojanje atomske jezgre. Tijekom Prvog svjetskog rata bavio se razvojem sonara (akustičnih radara) za otkrivanje neprijateljskih podmornica. Godine 1919. imenovan je profesorom fizike i ravnateljem Cavendish laboratorija na Sveučilištu Cambridge te je iste godine otkrio nuklearni raspad kao rezultat bombardiranja teškim česticama visoke energije. Na ovom mjestu Rutherford je ostao do kraja života, dok je dugi niz godina bio predsjednik Kraljevskog znanstvenog društva. Pokopan u Westminsterskoj opatiji pored Newtona, Darwina i Faradaya.

Ernest Rutherford jedinstven je znanstvenik u smislu da je svoja glavna otkrića napravio nakon što je dobio Nobelovu nagradu. Godine 1911. uspio je u eksperimentu koji ne samo da je omogućio znanstvenicima da pogledaju duboko u atom i steknu predodžbu o njegovoj strukturi, već je postao i uzor gracioznosti i dubine dizajna.

Koristeći prirodni izvor radioaktivnog zračenja, Rutherford je napravio top koji je proizvodio usmjerenu i fokusiranu struju čestica. Pištolj je bio olovna kutija s uskim utorom, unutar kojeg je bio smješten radioaktivni materijal. Zbog toga su čestice (u ovom slučaju alfa čestice koje se sastoje od dva protona i dva neutrona) koje emitira radioaktivna tvar u svim smjerovima, osim u jednom, apsorbirao olovni štit, a izletio je samo usmjeren snop alfa čestica kroz utor.

Shema iskustva

Dalje na putu snopa bilo je još nekoliko olovnih sita s uskim prorezima koji su odsijecali čestice koje odstupaju od strogo

zadanog smjera. Kao rezultat toga, savršeno fokusirana zraka alfa čestica doletjela je do mete, a sama meta bila je najtanji list zlatne folije. Alfa-zraka ju je pogodila. Nakon sudara s atomima folije, alfa čestice su nastavile svoj put i udarile u luminiscentni zaslon postavljen iza mete, na kojem su zabilježeni bljeskovi kada su alfa čestice udarile u nju. Po njima je eksperimentator mogao prosuditi u kojoj količini i koliko alfa čestice odstupaju od smjera pravocrtnog gibanja kao rezultat sudara s atomima folije.

Rutherford je, međutim, primijetio da nitko od njegovih prethodnika nije ni pokušao eksperimentalno ispitati jesu li neke alfa čestice odbijene pod vrlo velikim kutovima. Model rešetke grožđica jednostavno nije dopuštao postojanje tako gustih i teških strukturnih elemenata u atomu da bi mogli odbiti brze alfa čestice pod značajnim kutovima, pa se nitko nije potrudio testirati tu mogućnost. Rutherford je zamolio jednog od svojih učenika da preopremi instalaciju na način da je moguće promatrati raspršivanje alfa čestica pod velikim kutovima otklona – samo da bi očistio svoju savjest, kako bi potpuno eliminirao tu mogućnost. Detektor je bio ekran obložen natrijevim sulfidom, materijal koji daje fluorescentni bljesak kada ga alfa čestica udari. Zamislite iznenađenje ne samo učenika koji je izravno provodio pokus, već i samog Rutherforda kada se pokazalo da se neke čestice odbijaju pod kutovima do 180°!

Slika atoma, koju je nacrtao Rutherford na temelju rezultata pokusa, danas nam je dobro poznata. Atom se sastoji od superguste, kompaktne jezgre koja nosi pozitivan naboj i negativno nabijenih svjetlosnih elektrona oko sebe. Kasnije su znanstvenici pružili pouzdanu teorijsku osnovu za ovu sliku (vidi Bora Atom), no sve je počelo jednostavnim eksperimentom s malim uzorkom radioaktivnog materijala i komadom zlatne folije.

3.2 Metoda Milliken

3.2.1. Kratka biografija:

Robert Millikan rođen je 1868. u Illinoisu u siromašnoj svećeničkoj obitelji. Djetinjstvo je proveo u provincijskom gradiću Macvocketu, gdje se mnogo pažnje posvećivalo sportu i slabo podučavano. Ravnatelj srednje škole koji je predavao fiziku, rekao je, na primjer, svojim mladim slušateljima: “Kako možete napraviti zvuk od valova? Gluposti, dečki, sve su to gluposti!"

3.2.2. Prva iskustva i rješavanje problema:

Prvi eksperimenti su se sveli na sljedeće. Između ploča ravnog kondenzatora, na koje je primijenjen napon od 4000 V, nastao je oblak koji se sastoji od kapljica vode taloženih na ione. Najprije je uočeno da vrh oblaka pada u odsutnosti električnog polja. Tada je stvoren oblak s uključenim naponom. Pad oblaka dogodio se pod utjecajem gravitacije i električne sile.
Omjer sile koja djeluje na kap u oblaku prema brzini koju postiže jednak je u prvom i drugom slučaju. U prvom slučaju, sila je mg, u drugom mg + qE, gdje je q naboj kapi, E je jakost električnog polja. Ako je brzina u prvom slučaju jednaka υ 1 u drugom υ 2, tada

Znajući ovisnost brzine pada oblaka υ o viskoznosti zraka, možemo izračunati traženi naboj q. Međutim, ova metoda nije dala željenu točnost, jer je sadržavala hipotetske pretpostavke koje su bile izvan kontrole eksperimentatora.

Kako bi se povećala točnost mjerenja, prije svega je bilo potrebno pronaći način da se uzme u obzir isparavanje oblaka, do kojeg je neizbježno došlo tijekom mjerenja.

Razmišljajući o ovom problemu, Millikan je došao do klasične metode ispuštanja, koja je otvorila niz neočekivanih mogućnosti. Priču o izumu prepustit ćemo samom autoru:
“Shvativši da je brzina isparavanja kapljica ostala nepoznata, pokušao sam smisliti metodu koja bi potpuno isključila ovu neodređenu vrijednost. Moj plan je bio sljedeći. U prijašnjim pokusima električno polje je moglo samo neznatno povećati ili smanjiti brzinu pada vrha oblaka pod utjecajem gravitacije. Sada sam želio ojačati ovo polje tako da gornja površina oblaka ostane na stalnoj visini. U ovom slučaju postalo je moguće točno odrediti brzinu isparavanja oblaka i uzeti je u obzir u izračunima."

Za provedbu ove ideje, Millikan je dizajnirao punjivu bateriju male veličine, koja je davala napon do 10 4 V (za to vrijeme to je bilo izvanredno postignuće eksperimentatora). Morala je stvoriti dovoljno jako polje da se oblak, poput "Muhamedovog lijesa", drži u limbu. “Kad sam imao sve spremno”, kaže Millikan, a kad se oblak stvorio, okrenuo sam prekidač i oblak je bio u električnom polju. I u tom trenutku se otopilo pred mojim očima, drugim riječima, od cijelog oblaka nije ostao ni mali komadić koji se mogao promatrati pomoću optičkog kontrolnog uređaja, kao što je to činio i ja namjeravao Wilson. Isprva mi se činilo da je nestanak oblaka bez traga u električnom polju između gornje i donje ploče značio da je eksperiment završio uzaludno ... ”Međutim, kao što se često događalo u povijesti znanosti, neuspjeh je doveo do nova ideja. Ona je dovela do poznate metode ispuštanja. “Ponovljeni eksperimenti”, piše Millikan, “pokazali su da nakon što se oblak rasprši u snažnom električnom polju, na svom mjestu moglo se uočiti nekoliko odvojenih kapljica vode"(Naglasio sam. - V. D.). “Neuspješni” eksperiment je doveo do otkrića mogućnosti održavanja u ravnoteži i promatranja pojedinačnih kapljica dovoljno dugo.

No, tijekom razdoblja promatranja, masa kapljice vode značajno se promijenila kao rezultat isparavanja, a Millikan je nakon višednevne potrage prešao na pokuse s kapljicama ulja.

Nakon 7 ili 8 minuta. oblak se raspršuje, a u vidnom polju ostaje mali broj kapi čiji naboj odgovara naznačenoj ravnoteži sila.

Millikan je ove kapljice promatrao kao različite svijetle točke. "Povijest ovih kapi obično teče ovako", piše on. "U slučaju blage prevlasti gravitacije nad silom polja, one počinju polako padati, ali budući da postupno isparavaju, njihovo kretanje prema dolje ubrzo prestaje, i dugo ostaju nepomični... Tada polje počinje prevladavati i kapi počinju polako rasti. Na kraju njihova života u prostoru između ploča, ovo kretanje prema gore postaje vrlo snažno ubrzano i oni se velikom brzinom privlače prema gornjoj ploči."

3.2.3. Opis instalacije:

Dijagram Millikan aparata, uz pomoć kojeg su 1909. dobiveni odlučujući rezultati, prikazan je na slici 17.

Na ploče kondenzatora iz akumulatorske baterije B doveden je napon od 10 4 V. Prekidač se mogao koristiti za kratki spoj ploča i time uništiti električno polje.

Kapljice ulja koje su padale između ploča M i N bile su osvijetljene snažnim izvorom. Ponašanje kapi promatrano je okomito na smjer zraka kroz teleskop.

Ioni potrebni za kondenzaciju kapljica nastali su zračenjem komada radija mase 200 mg koji se nalazi na udaljenosti od 3 do 10 cm od strane ploča.

Uz pomoć posebnog uređaja, plin je proširen spuštanjem klipa. U 1 - 2 s nakon ekspanzije, radij je uklonjen ili zaklonjen olovnim zaslonom. Tada se uključilo električno polje i počelo je promatranje kapi u teleskop. Cijev je imala ljestvicu po kojoj je bilo moguće izbrojati udaljenost koju je kap priješla za određeno vremensko razdoblje. Vrijeme je bilježio točan sat s bravom.

Tijekom promatranja, Millikan je otkrio fenomen koji je poslužio kao ključ za čitav niz kasnijih točnih mjerenja pojedinih elementarnih naboja.

“Dok sam radio na suspendiranim kapljicama”, piše Millikan, “nekoliko puta sam ih zaboravio blokirati od zraka radija. Tada sam slučajno primijetio da s vremena na vrijeme jedna od kapljica naglo promijeni svoj naboj i počne se kretati duž polja ili protiv njega, očito zahvaćajući u prvom slučaju pozitivan, a u drugom slučaju negativan ion. To je otvorilo mogućnost da se sa sigurnošću izmjere ne samo naboji pojedinačnih kapi, kao što sam do tada radio, nego i naboj pojedinog atmosferskog iona.

Doista, mjereći brzinu iste kapi dva puta, jednom prije i drugi put nakon hvatanja iona, očito bih mogao potpuno isključiti svojstva kapljice i svojstva medija i djelovati s količinom proporcionalnom samo naboj zarobljenog iona."

3.2.4. Izračun elementarnog naboja:

Elementarni naboj izračunao je Millikan na temelju sljedećih razmatranja. Brzina kapljice proporcionalna je sili koja na nju djeluje i ne ovisi o naboju kapi.
Ako padne kapljica između ploča kondenzatora pod djelovanjem samo gravitacije brzinom υ, tada

Kada je polje uključeno, usmjereno protiv sile gravitacije, djelujuća sila bit će razlika qE - mg, gdje je q naboj kapljice, E je modul jakosti polja.

Brzina kapljice bit će jednaka:

υ 2 = k (qE-mg) (2)

Ako jednakost (1) podijelimo s (2), dobivamo

Odavde

Neka je kap uhvatila ion i njegov naboj je postao jednak q", a brzina gibanja υ 2. Naboj ovog zarobljenog iona označit ćemo s e.

Tada je e = q "- q.

Koristeći (3) dobivamo

Vrijednost je konstantna za dati pad.

3.2.5. Zaključci iz Millikanove metode

Posljedično, svaki naboj zarobljen kapljicom bit će proporcionalan razlici u brzinama (υ "2 - υ 2), drugim riječima, proporcionalan promjeni brzine kapljice zbog hvatanja iona! Brojna opažanja su pokazala da valjanost formule (4). Pokazalo se da se vrijednost e može mijenjati samo u skokovima! Uvijek se promatraju naboji e, 2e, 3e, 4e itd.

“U mnogim slučajevima”, piše Millikan, “pad je promatran pet ili šest sati, a za to vrijeme nije uhvatio osam ili deset iona, već stotine njih. Ukupno sam na ovaj način promatrao hvatanje mnogo tisuća iona, i u svim slučajevima zarobljeni naboj ... bio je ili točno jednak najmanjem od svih zarobljenih naboja, ili je bio jednak malom cijelom višekratniku ove vrijednosti . Ovo je izravan i nepobitni dokaz da elektron nije "statistički prosjek", već da su svi električni naboji na ionima ili točno jednaki naboju elektrona, ili predstavljaju male cjelobrojne višekratnike tog naboja."

Millikanova metoda omogućila je nedvosmislen odgovor na ovo pitanje. U prvim pokusima naboji su stvoreni ioniziranjem neutralnih molekula plina strujom radioaktivnog zračenja. Mjeren je naboj iona zarobljenih kapljicama.

Kada se tekućina raspršuje bocom s raspršivačem, kapljice se naelektriziraju zbog trenja. To je bilo dobro poznato još u 19. stoljeću. Jesu li ti naboji jednako kvantizirani kao naboji iona? Millikan "važe" kapljice nakon prskanja i mjeri naboje na gore opisani način. Iskustvo otkriva istu diskretnost električnog naboja.

Prskajući kapljice ulja (dielektrika), glicerina (poluvodiča), žive (vodič), Millikan dokazuje da se naboji na tijela bilo koje fizičke prirode u svim slučajevima, bez iznimke, sastoje od pojedinačnih elementarnih dijelova strogo konstantne vrijednosti. Godine 1913. Millikan sažima rezultate brojnih eksperimenata i daje sljedeću vrijednost za elementarni naboj: e = 4,774. 10 -10 jedinica CGSE naplata. Tako je uspostavljena jedna od najvažnijih konstanti moderne fizike. Određivanje električnog naboja postalo je jednostavan aritmetički problem.

3.4 Comptonova metoda snimanja:

Veliku ulogu u jačanju ideje o stvarnosti elektrona odigralo je otkriće Ch.T.R. Wilson o utjecaju kondenzacije vodene pare na ione, što je dovelo do mogućnosti fotografiranja tragova čestica.

Kažu da A. Compton na predavanju nikako nije mogao uvjeriti skeptičnog slušatelja u stvarnost postojanja mikročestica. Inzistirao je da će povjerovati tek kad ih vidi svojim očima.
Zatim je Compton pokazao fotografiju s tragom alfa-čestice, pored koje je bio otisak prsta. "Znaš li što je ovo?" upitao je Compton. "Prst", odgovorio je slušatelj. "U tom slučaju", svečano je izjavio Compton, "ova je traka svjetlosti čestica."
Fotografije tragova elektrona nisu samo ukazivale na stvarnost elektrona. Oni su potvrdili pretpostavku o maloj veličini elektrona i omogućili usporedbu s eksperimentom rezultata teorijskih proračuna, u kojima se pojavio radijus elektrona. Eksperimenti, koje je pokrenuo Lenard u proučavanju sposobnosti prodiranja katodnih zraka, pokazali su da vrlo brzi elektroni koje emitiraju radioaktivne tvari daju tragove u plinu u obliku ravnih linija. Duljina staze proporcionalna je energiji elektrona. Fotografije visokoenergetskih tragova alfa-čestica pokazuju da se tragovi sastoje od velikog broja točaka. Svaka točka je kapljica vode koja se pojavljuje na ionu, a koja nastaje kao rezultat sudara elektrona s atomom. Poznavajući veličinu atoma i njihovu koncentraciju, možemo izračunati broj atoma kroz koje α-čestica mora proći na određenoj udaljenosti. Jednostavan izračun pokazuje da α-čestica mora proći oko 300 atoma prije nego što na svom putu sretne jedan od elektrona koji čine atomsku ljusku i ionizira.

Iz teorije raspršenja mogu se dobiti podaci za procjenu kutova otklona kao funkcije energije elektrona. Ovi podaci dobro su potvrđeni analizom stvarnih tragova.Podudarnost teorije i eksperimenta ojačala je pojam elektrona kao najmanje čestice materije.

Zaključak:

Mjerenje elementarnog električnog naboja otvorilo je mogućnost preciznog određivanja niza najvažnijih fizikalnih konstanti.
Poznavanje vrijednosti e automatski omogućuje određivanje vrijednosti temeljne konstante – Avogadrove konstante. Prije Millikanovih pokusa postojale su samo grube procjene Avogadrove konstante, koje je dala kinetička teorija plinova. Te su se procjene temeljile na izračunima prosječnog polumjera molekule zraka i varirale su u prilično širokom rasponu od 2. 10 23 do 20. 10 23 1 / mol.

Pretpostavimo da znamo naboj Q koji je prošao kroz otopinu elektrolita i količinu tvari M koja je taložena na elektrodi. Zatim, ako je naboj iona Ze 0, a njegova masa m 0, jednakost

Ako je masa taložene tvari jednaka jednom molu,

tada je Q = F Faradayeva konstanta, a F = N 0 e, odakle:

Očito, točnost određivanja Avogadrove konstante dana je točnošću kojom se mjeri naboj elektrona. Praksa je zahtijevala povećanje točnosti određivanja temeljnih konstanti, a to je bio jedan od poticaja za nastavak unaprjeđivanja metode mjerenja kvanta električnog naboja. Taj posao, koji je već čisto mjeriteljske prirode, traje do danas.

Trenutno su najtočnije vrijednosti:

e = (4,8029 ± 0,0005) 10 -10. jedinice CGSE naplata;

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

Znajući N o, moguće je odrediti broj molekula plina u 1 cm 3, budući da je volumen koji zauzima 1 mol plina već poznata konstanta.

Poznavanje broja molekula plina u 1 cm 3, zauzvrat, omogućilo je određivanje prosječne kinetičke energije toplinskog gibanja molekule. Konačno, naboj elektrona može se koristiti za određivanje Planckove konstante i Stefan-Boltzmannove konstante u zakonu toplinskog zračenja.

Ministarstvo obrazovanja Ruske Federacije

Državno pedagoško sveučilište Amur

Metode određivanja elementarnog električnog naboja

Završio učenik 151g.

Venzelev A.A.

Provjerio: Cheraneva T.G

Uvod.

1. Prapovijest otkrića elektrona

2. Povijest otkrića elektrona

3. Eksperimenti i metode otkrivanja elektrona

3.1 Thomsonovo iskustvo

3.2 Rutherfordovo iskustvo

3.3. Millikanova metoda

3.3.1. kratka biografija

3.3.2. Opis instalacije

3.3.3. Proračun elementarnog naboja

3.3.4. Zaključci iz metode

3.4. Comptonova metoda snimanja

Zaključak.

Uvod:

ELEKTRON - prva elementarna čestica do trenutka otkrića; materijalni nositelj najmanje mase i najmanjeg električnog naboja u prirodi; sastavni dio atoma.

Naboj elektrona je 1,6021892. 10 -19 Kl

4.803242. 10 -10 jedinica SGSE

Masa elektrona je 9,109534. 10 -31 kg

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

Spin elektrona je 1/2 (u jedinicama h) i ima dvije projekcije ± 1/2; elektroni se pokoravaju Fermi-Diracovoj statistici, fermioni. Oni podliježu Paulijevom principu isključenja.

Magnetski moment elektrona jednak je - 1,00116 m b, gdje je m b Bohrov magneton.

Elektron je stabilna čestica. Prema eksperimentalnim podacima, životni vijek je t e> 2. 10 22 godine.

1. Pozadina otkrića

2. Otkriće elektrona:

3. Metode otvaranja elektrona:

3.1 Thomsonovo iskustvo

Joseph John Thomson, 1856.-1940