„Elektrono krūvio nustatymas. Elemento elektros krūvio nustatymas elektrolizės būdu Elementariojo krūvio matavimas

Metodinė pastaba. Elektronas studentams jau žinomas iš chemijos kurso ir atitinkamos VII klasės programos dalies. Dabar reikia pagilinti supratimą apie pirmąją elementariąją materijos dalelę, prisiminti tai, kas buvo ištirta, susieti su pirmąja rubrikos tema „Elektrostatika“ ir pereiti prie aukštesnio elementariojo krūvio aiškinimo lygio. Reikėtų nepamiršti elektros krūvio sąvokos sudėtingumo. Siūlomas nukrypimas gali padėti atskleisti šią koncepciją ir pasiekti reikalo esmę.

Elektronas turi sudėtingą istoriją. Norint pasiekti tikslą trumpiausiu keliu, patartina istoriją vesti taip.

Elektrono atradimas buvo daugelio eksperimentų rezultatas. Iki XX amžiaus pradžios. elektrono egzistavimas buvo nustatytas atliekant daugybę nepriklausomų eksperimentų. Tačiau, nepaisant milžiniškos eksperimentinės medžiagos, kurią sukaupė ištisos nacionalinės mokyklos, elektronas liko hipotetine dalele, nes patirtis dar neatsakė į daugelį esminių klausimų.

Visų pirma, nebuvo nei vieno eksperimento, kuriame dalyvautų atskiri elektronai. Elementarus krūvis buvo apskaičiuotas remiantis mikroskopinio krūvio matavimais, darant prielaidą, kad keletas hipotezių buvo teisingos.

Buvo skeptikų, kurie apskritai ignoravo elektrono atradimą. Akademikas A. F. Ioffe savo atsiminimuose rašė apie savo mokytojo V. K. poreikius“.

Elektrono masės klausimas neišspręstas, neįrodyta, kad tiek ant laidininkų, tiek ant dielektrikų krūviai susideda iš elektronų. Sąvoka „elektronas“ neturėjo vienareikšmiško aiškinimo, nes eksperimentas dar neatskleidė atomo sandaros (1911 m. pasirodė Rutherfordo planetos modelis, 1913 m. – Bohro teorija).

Elektronas dar nepateko į teorines konstrukcijas. Lorentzo elektronų teorija pasižymėjo nuolat paskirstytu krūvio tankiu. Drude sukurtoje metalinio laidumo teorijoje buvo kalbama apie atskirus krūvius, tačiau tai buvo savavališki krūviai, kurių vertei nebuvo taikomi jokie apribojimai.

Elektronas dar nepaliko „grynojo“ mokslo rėmų. Prisiminkite, kad pirmoji elektroninė lempa pasirodė tik 1907 m.

Norint pereiti nuo tikėjimo prie įsitikinimo, pirmiausia reikėjo izoliuoti elektroną, išrasti metodą, kaip tiesiogiai ir tiksliai išmatuoti elementarų krūvį.

Tokią problemą išsprendė amerikiečių fizikas Robertas Millikanas (1868-1953) atlikdamas daugybę subtilių eksperimentų, kurie prasidėjo 1906 m.

Robertas Millikenas gimė 1868 m. Ilinojaus valstijoje, neturtingoje kunigo šeimoje. Vaikystę jis praleido provincijos miestelyje Makvoket, kur daug dėmesio buvo skiriama sportui ir blogai mokoma. Pavyzdžiui, vienos vidurinės mokyklos direktorius, dėstęs fiziką, savo jauniesiems mokiniams pasakė: "Kaip tu gali iš bangų padaryti garsą? Nesąmonė, berniukai, visa tai yra nesąmonė!"

Oberdyno koledžas buvo ne ką geresnis, tačiau materialinės paramos neturėjęs Millikanas turėjo pačiam vidurinėje mokykloje dėstyti fiziką. Amerikoje tuo metu tebuvo du fizikos vadovėliai, išversti iš prancūzų kalbos, o talentingam jaunuoliui nesunkiai juos studijavo ir sėkmingai mokė. 1893 m. įstojo į Kolumbijos universitetą, vėliau išvyko studijuoti į Vokietiją.

Millikanui buvo 28 metai, kai jis gavo pasiūlymą iš A. Michelson užimti asistento pareigas Čikagos universitete. Pradžioje čia vertėsi beveik vien pedagoginiu darbu, o tik sulaukęs keturiasdešimties pradėjo mokslinius tyrimus, atnešusius pasaulinę šlovę.

Jėgos, veikiančios kritimą debesyje, ir jo įgyjamo greičio santykis pirmuoju ir antruoju atveju yra toks pat. Pirmuoju atveju jėga lygi mg, antruoju – mg + qE, kur q – lašo krūvis, E – elektrinio lauko stiprumas. Jei greitis pirmuoju atveju yra lygus v 1 antruoju v 2, tada

Žinodami debesų kritimo greičio v priklausomybę nuo oro klampumo, galime apskaičiuoti norimą krūvį q. Tačiau šis metodas nesuteikė norimo tikslumo, nes jame buvo hipotetinių prielaidų, kurių eksperimentuotojas negalėjo kontroliuoti.

Norint padidinti matavimo tikslumą, pirmiausia reikėjo rasti būdą, kaip atsižvelgti į debesų garavimą, kuris neišvengiamai įvykdavo matavimo metu.

Apmąstydamas šią problemą, Millikanas sugalvojo klasikinį lašų metodą, kuris atvėrė daugybę netikėtų galimybių. Palikime autoriui papasakoti išradimo istoriją:

"Suprasdamas, kad lašų garavimo greitis liko nežinomas, bandžiau sugalvoti būdą, kuris visiškai pašalintų šią neapibrėžtą reikšmę. Mano planas buvo toks. Ankstesniuose eksperimentuose elektrinis laukas galėjo tik šiek tiek padidinti arba sumažinti greitį debesies viršūnės kritimas veikiant gravitacijai.Dabar bet norėjau tą lauką sustiprinti,kad viršutinis debesies paviršius liktų pastoviame aukštyje.Tokiu atveju buvo galima tiksliai nustatyti garavimo greitį debesį ir atsižvelkite į tai atlikdami skaičiavimus. Norėdami įgyvendinti šią idėją, Milliken sukūrė nedidelę bateriją, kuri davė iki 104 V įtampą (tuo metu tai buvo puikus eksperimentatoriaus pasiekimas). Ji turėjo sukurti pakankamai stiprų lauką, kad debesis, kaip „Mahammedo karstas“, būtų sustabdytas.

„Kai viską paruošiau, – pasakoja Milliken, – ir kai susiformavo debesis, pasukau jungiklį ir debesis atsidūrė elektriniame lauke. Ir tą akimirką jis ištirpo man prieš akis, kitaip tariant, net nežymiai. iš viso debesies liko gabalas, kurį buvo galima stebėti su valdymo optiniu prietaisu, kaip darė Wilsonas ir ketinau daryti. Kaip man atrodė iš pradžių, debesies dingimas be pėdsakų elektrinėje laukas tarp viršutinės ir apatinės plokštelių reiškė, kad eksperimentas baigėsi be rezultatų ... "

Tačiau, kaip dažnai mokslo istorijoje, nesėkmė pagimdė naują idėją. Ji paskatino garsųjį lašų metodą. „Pakartotiniai eksperimentai, – rašo Millikenas, – parodė, kad debesiui išsisklaidžius galingame elektriniame lauke, jo vietoje buvo galima išskirti kelis atskirus vandens lašus“ (pabrėžiu aš. – V. D.).

„Nelaiminga“ patirtis leido atrasti galimybę išlaikyti pusiausvyrą ir pakankamai ilgai stebėti atskirus lašelius.

Tačiau stebėjimo laikotarpiu vandens lašo masė dėl garavimo labai pasikeitė, o Millikanas po daugelio dienų paieškų perėjo prie eksperimentų su aliejaus lašais.

Eksperimentinė procedūra pasirodė paprasta. Adiabatinis plėtimasis tarp kondensatoriaus plokščių sudaro debesį. Jį sudaro lašeliai, turintys skirtingo modulio ir ženklo krūvius. Įjungus elektrinį lauką, lašai, turintys tokį patį pavadinimą, kaip ir viršutinės kondensatoriaus plokštės krūvis, greitai krenta, o priešingo krūvio lašus pritraukia viršutinė plokštė. Tačiau tam tikras skaičius lašų turi tokį krūvį, kad gravitacijos jėgą subalansuoja elektros jėga.

Po 7 ar 8 minučių debesis išsisklaido, o matymo lauke lieka nedidelis skaičius lašelių, kurių krūvis atitinka minėtą jėgų balansą.

Millikanas pastebėjo šiuos lašus kaip skirtingus ryškius taškus. "Šių lašų istorija paprastai klostosi taip, - rašo jis. - Jei gravitacija šiek tiek vyrauja prieš lauko jėgą, jie pradeda lėtai kristi, tačiau palaipsniui išgaruojant jų judėjimas žemyn greitai sustoja. ir jie gana ilgai nejuda.Tada pradeda dominuoti laukas, o lašeliai pradeda lėtai kilti.. Į gyvenimo pabaigą tarp plokštelių šis judėjimas aukštyn labai stipriai paspartėja ir juos traukia dideliu greičiu į viršutinę plokštę.

Millikano instaliacijos schema, kurios pagalba buvo gauti lemiami rezultatai 1909 m., parodyta 17 paveiksle.

C kameroje buvo įdėtas plokščias kondensatorius, pagamintas iš apvalių žalvarinių plokščių M ir N, kurių skersmuo 22 cm (atstumas tarp jų 1,6 cm). Viršutinės plokštės centre buvo padaryta maža skylutė p, pro kurią prasiskverbė aliejaus lašai. Pastarieji buvo suformuoti purkštuvu pučiant alyvos srovę. Oras anksčiau buvo išvalytas nuo dulkių, praleidžiant vamzdį su stiklo vata. Aliejaus lašelių skersmuo buvo apie 10–4 cm.

Iš akumuliatoriaus B į kondensatoriaus plokštes buvo prijungta 104 V įtampa, naudojant jungiklį, buvo galima sutrumpinti plokštes ir taip sunaikinti elektrinį lauką.

Alyvos lašai, krintantys tarp plokščių M ir N, buvo apšviesti stipriu šaltiniu. Lašų elgesys buvo stebimas statmenai spindulių pro teleskopą krypčiai.

Lašelių kondensacijai būtini jonai buvo sukurti spinduliuojant iš 200 mg sveriančio radžio gabalo, esančio 3–10 cm atstumu nuo plokštelių šonų.

Specialaus prietaiso pagalba dujos buvo išplėstos nuleidus stūmoklį. Praėjus 1–2 s po išsiplėtimo, radis buvo pašalintas arba uždengtas švino tinkleliu. Tada buvo įjungtas elektrinis laukas ir pradėti stebėti lašai į teleskopą.

Vamzdis turėjo skalę, pagal kurią buvo galima suskaičiuoti lašeliu nueitą kelią per tam tikrą laiką. Laiką fiksavo tikslus laikrodis su narveliu.

Stebėjimų metu Millikanas atrado reiškinį, kuris buvo raktas į visą vėlesnių tikslių atskirų elementarių krūvių matavimų seriją.

„Dirbdamas ant kabančių lašų, – rašo Millikenas, – kelis kartus pamiršau juos uždaryti nuo radžio spindulių. Tada atsitiktinai pastebėjau, kad karts nuo karto vienas iš lašų staiga pakeičia krūvį ir pradėjo judėti lauke arba priešais. akivaizdu, kad pirmuoju atveju užfiksuotas teigiamas, o antruoju – neigiamas jonas. Tai atvėrė galimybę patikimai išmatuoti ne tik atskirų lašų krūvius, kaip dariau iki tol, bet ir atskiro atmosferos jono krūvis.

Iš tiesų, du kartus matuodamas to paties lašo greitį, vieną kartą prieš ir antrą kartą po jonų pagavimo, akivaizdu, kad galėčiau visiškai atmesti lašo savybes ir terpės savybes ir dirbti su kiekiu, proporcingu tik jonui. užfiksuoto jono krūvis.

Elementarų mokestį apskaičiavo Millikanas, remdamasis toliau nurodytais motyvais. Kritimo greitis yra proporcingas jį veikiančiai jėgai ir nepriklauso nuo lašo krūvio.

Jei lašas nukrito tarp kondensatoriaus plokščių veikiamas tik gravitacijos greičiu v 1, tada

Įjungus lauką, nukreiptą prieš gravitaciją, veikianti jėga bus skirtumas qE = mg, kur q – lašo krūvis, E – lauko stiprumo modulis.

Nuleidimo greitis bus toks:

v 2 \u003d k (qE – mg) (2)

Jei lygybę (1) padalinsime iš (2), gausime

Tegul lašas pagavo joną ir jo krūvis tapo lygus q′, o judėjimo greitis v 2′. Šio įstrigusio jono krūvį pažymėkime e. Tada e = q′ - q.

Naudodami (3) gauname

Tam tikro kritimo vertė yra pastovi.

Todėl bet koks krūvis, kurį užfiksuoja lašas, bus proporcingas greičių skirtumui (v′ 2 -v 2), kitaip tariant, proporcingas kritimo greičio pokyčiui dėl jonų gaudymo!

Taigi, elementaraus krūvio matavimas buvo sumažintas iki lašo nueito kelio ir laiko, per kurį šis kelias buvo nueitas, matavimo.

Daugybė stebėjimų parodė (4) formulės pagrįstumą. Paaiškėjo, kad e reikšmė gali keistis tik šuoliais! Visada stebimi mokesčiai e, 2e, 3e, 4e ir kt.

„Daugeliu atvejų, – rašo Millikanas, – lašas buvo stebimas penkias ar šešias valandas, o per tą laiką jis užfiksavo ne aštuonis ar dešimt jonų, o šimtus. tokiu būdu ir visais atvejais užfiksuotas krūvis... buvo arba tiksliai lygus mažiausiam iš visų įstrigusių krūvių, arba buvo lygus mažam sveikajam šios vertės kartotiniui. Tai tiesioginis ir nepaneigiamas įrodymas, kad elektronas yra ne „statistinis vidurkis“, o tai, kad visi jonų elektriniai krūviai yra arba tiksliai lygūs elektrono krūviui, arba yra maži sveikieji šio krūvio kartotiniai.

Taigi atomizmas, diskretiškumas arba, šiuolaikiškai tariant, elektros krūvio kvantavimas tapo eksperimentiniu faktu. Dabar buvo svarbu parodyti, kad elektronas, galima sakyti, yra visur. Bet koks elektros krūvis bet kokios prigimties kūne yra tų pačių elementariųjų krūvių suma.

Millikano metodas leido vienareikšmiškai atsakyti į šį klausimą.

Pirmuosiuose eksperimentuose krūviai buvo sukurti jonizuojant neutralias dujų molekules radioaktyviosios spinduliuotės srove. Buvo išmatuotas lašų užfiksuotų jonų krūvis.

Purškiant skystį purškikliu, lašeliai elektrifikuojami dėl trinties. Tai buvo gerai žinoma XIX a. Ar šie krūviai yra tokie pat kvantuoti kaip jonų krūviai?

Millikanas po purškimo „pasveria“ lašelius ir atlieka krūvio matavimus aukščiau aprašytu būdu. Patirtis atskleidžia tą patį elektros krūvio diskretiškumą.

1913 m. Millikenas susumavo daugybės eksperimentų rezultatus ir pateikė tokią elementariojo krūvio reikšmę: e=4,774·10 -10 vnt. apmokestinti SGSE.

Taip buvo nustatyta viena svarbiausių šiuolaikinės fizikos konstantų. Elektros krūvio nustatymas tapo paprasta aritmetine problema.

Elektroninė vizualizacija. Didelį vaidmenį stiprinant elektrono tikrovės idėją atliko G. A. Wilsono atradimas apie vandens garų kondensacijos poveikį jonams, dėl kurio atsirado galimybė fotografuoti dalelių pėdsakus.

Jie sako, kad A. Comptonas per paskaitą negalėjo įtikinti skeptiško klausytojo mikrodalelių egzistavimo realumu. Jis tvirtino, kad patikės tik tada, kai pamatys juos savo akimis.

Tada Comptonas parodė nuotrauką su α dalelių takeliu, šalia kurio buvo piršto atspaudas. – Ar žinai, kas tai yra? – paklausė Komptonas. „Pirštas“, – atsakė klausytojas. – Tokiu atveju, – iškilmingai pareiškė Komptonas, – ši šviečianti juosta yra dalelė.

Elektronų pėdsakų nuotraukos ne tik liudijo elektronų tikrovę. Jie patvirtino prielaidą apie mažą elektronų dydį ir leido palyginti su eksperimentu teorinių skaičiavimų, kuriuose atsirado elektrono spindulys, rezultatus. Lenardo inicijuoti eksperimentai tirdami katodinių spindulių prasiskverbimo galią parodė, kad labai greiti radioaktyviųjų medžiagų skleidžiami elektronai dujose sukuria tiesias linijas. Trasos ilgis yra proporcingas elektrono energijai. Didelės energijos α dalelių pėdsakų nuotraukos rodo, kad pėdsakai susideda iš daugybės taškų. Kiekvienas taškas yra vandens lašas, atsirandantis ant jono, kuris susidaro susidūrus elektronui su atomu. Žinodami atomo dydį ir jų koncentraciją, galime apskaičiuoti, kiek atomų turi praeiti alfa dalelė tam tikru atstumu. Paprastas skaičiavimas rodo, kad α-dalelė turi praeiti apie 300 atomų, kol ji pakeliui susidurs su vienu iš elektronų, sudarančių atomo apvalkalą ir sukeldama jonizaciją.

Šis faktas įtikinamai rodo, kad elektronų tūris yra nereikšminga atomo tūrio dalis. Mažos energijos elektrono takelis yra išlenktas, todėl lėtą elektroną nukreipia vidinis atominis laukas. Savo kelyje jis sukuria daugiau jonizacijos įvykių.

Iš sklaidos teorijos galima gauti duomenis, leidžiančius įvertinti įlinkio kampus kaip elektronų energijos funkciją. Šiuos duomenis gerai patvirtina realių takelių analizė. Teorijos sutapimas su eksperimentu sustiprino idėją apie elektroną kaip mažiausią materijos dalelę.

Elementaraus elektros krūvio matavimas atvėrė galimybę tiksliai nustatyti daugybę svarbių fizikinių konstantų.

Žinant e reikšmę automatiškai, galima nustatyti pagrindinės konstantos – Avogadro konstantos – reikšmę. Iki Millikano eksperimentų buvo tik apytiksliai Avogadro konstantos įverčiai, kuriuos pateikė kinetinė dujų teorija. Šie įverčiai buvo pagrįsti vidutinio oro molekulės spindulio skaičiavimais ir svyravo gana plačiame diapazone nuo 2,10 23 iki 20,10 23 1/mol.

Tarkime, kad žinome per elektrolito tirpalą prabėgusį krūvį Q ir ant elektrodo nusėdusios medžiagos M kiekį. Tada, jei jono krūvis lygus Ze 0 ir jo masė m 0, tada lygybė

Jei nusėdusios medžiagos masė lygi vienam moliui, tai Q = F yra Faradėjaus konstanta, o F = N 0 e, iš kur N 0 = F / e. Akivaizdu, kad Avogadro konstantos nustatymo tikslumą suteikia tikslumas, kuriuo matuojamas elektronų krūvis.

Praktika reikalavo padidinti pagrindinių konstantų nustatymo tikslumą, ir tai buvo viena iš paskatų toliau tobulinti elektros krūvio kvanto matavimo techniką. Šis darbas, jau grynai metrologinio pobūdžio, tęsiamas iki šiol.

Šiuo metu tiksliausios vertės yra:

e \u003d (4,8029 ± 0,0005) 10 -10 vnt. įkrauti SGSE;

N 0 \u003d (6,0230 ± 0,0005) 10 23 1 / mol.

Žinant N 0, galima nustatyti dujų molekulių skaičių 1 cm 3, nes tūris, kurį užima 1 molis dujų, yra žinoma konstanta.

Žinios apie dujų molekulių skaičių 1 cm 3 leido savo ruožtu nustatyti vidutinę molekulės šiluminio judėjimo kinetinę energiją.

Galiausiai, elektrono krūvis gali būti naudojamas Planko konstantai ir Stefano-Boltzmanno konstantai nustatyti šiluminės spinduliuotės dėsnyje.

Darbas buvo įtrauktas į svetainę: 2016-03-13

Nemokamai

Sužinokite darbų kainą

laboratorinis robotas

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">ELEMENTINIS MOKESTIS IR TŪKSTANTIS PATIRTIS

;font-family:"Arial"" xml:lang="uk-UA" lang="uk-UA">Roboto taikinys;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">:;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">įkrautų lašų judėjimo elektriniuose ir gravitaciniuose laukuose tyrimas (Milikeno eksperimentas) Elementariojo krūvio apibrėžimas.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Įranga;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">: Milliken prietaisas, multimetras, įtampos šaltinis 0÷600 V, mikrometras 1 mm – 100 padalų, 2 chronometrai, akiniai 18 x 18 mm, jungiklis, trikojis, vamzdis.

;font-family:"Arial";text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Įkrautų lašų spindulių ir krūvių nustatymas. Lašų greičių matavimas esant įvairioms įtampoms ir elektrinio lauko kryptys .

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1. Įjunkite Millikan įrenginio optinę sistemą ir sukalibruokite mikrometrą naudodami specialų gradavimo stiklą.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-GB" lang="ru-GB">2. Millikan sąrankoje nustatykite įtampą iki 300 V. Įlašinkite aliejaus lašus į stebėjimo erdvę sąrankoje .. Šiek tiek reguliuodami optinę sistemą, stebėkite alyvos lašelių judėjimą.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3. Norėdami nustatyti judėjimo laiką, naudokite chronometrą;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"> pasirinkto kritimo į viršų, kai įveikiamas tam tikras atstumas;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">, taip pat judėjimo laikas;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"> tas pats išskleidžiamasis meniu įveikiant tam tikrą atstumą;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"> Atstumas, kurį nuvažiuotas lašas, nustatomas kaip mikrometro padalijimo kainos sandauga (žr. 1 p. užduotis) pagal įveiktų skalės padalų skaičių Įveskite duomenis į 1 lentelę. Pakartokite eksperimentą su keliais lašais (4÷6 lašai).

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

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">pamesti numerį	;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">с	;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">, su

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">4. Pakartokite eksperimentą keliais lašais (4÷6 lašais), kai Millikano įtampa yra 400 V ir 500 V. Įveskite duomenis į 1 lentelę.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">5. Naudodamiesi 1 lentelės duomenimis, apskaičiuokite greičius;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"> ir;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"> lašai pagal (6) ir (7) formules, o tada lašų spinduliai ir krūviai pagal formules ( 8) ir (9) Kadangi kritimo krūvis yra sveikasis skaičius;font-family:"Arial"" xml:lang="en-US" lang="en-US">n;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> elementarus mokestis;font-family:"Arial"" xml:lang="en-US" lang="en-US">e;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> (elektronų krūvis):

;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 galite apibrėžti šį elementarų mokestį. Užpildykite 2 lentelę.

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

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">pamesti numerį	;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">м	;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">, Cl

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">6. Matematiškai apdorokite gautus rezultatus. Sudarykite grafiką. Eksperimento pavyzdys parodytas 1 pav. .

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> 7. Išanalizuokite gautus rezultatus ir suformuluokite išvadas pagal gaires... Atkreipkite dėmesį į išvadų atitikimą su tikslu.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1 pav.;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Eksperimento, skirto įvairių lašų krūviui nustatyti, pavyzdys;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">
Trumpa teorinė medžiaga

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Elektros krūvio diskretiškumo idėją pirmasis išreiškė B. Franklinas (1752). krūvių diskretiškumą pagrindė M. Faradėjus (1834), remdamasis elektrolizės dėsniais.Elementariojo krūvio (mažiausio gamtoje randamo elektros krūvio) skaitinė vertė buvo teoriškai apskaičiuota naudojant Avogadro skaičių.Tiesioginis eksperimentinis elementariojo krūvio matavimas. padarė R. Millikanas (1908÷1916), naudodamas alyvos lašų metodą Metodas pagrįstas įkrautų alyvos lašelių judėjimo vienodame žinomo intensyvumo elektriniame lauke tyrimu.;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Ē;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> Remiantis pagrindinėmis elektronų teorijos idėjomis, kūno krūvis kinta pasikeitus skaičiui joje esančių elektronų (arba, kai kuriais reiškiniais, jonų, kurių krūvis yra elektrono krūvio kartotinis.) Todėl bet kurio kūno krūvis turi keistis staigiai ir tokiomis dalimis, kuriose yra sveikasis elektronų krūvių skaičius.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Milliken išmatavo elektros krūvį, susikoncentravusį į atskirus mažus sferinius lašelius, kuriuos suformavo purkštuvas;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">P;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ir įgijo elektros krūvį elektrifikacijos būdu dėl trinties į purkštuvo sieneles, kaip parodyta 2 pav. Per mažą skylę viršutinėje plokštės plokščiame kondensatoriuje;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">K;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> jie pateko į tarpą tarp plokštelių. Lašo judėjimas buvo stebimas per mikroskopą;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">2 pav.:;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Įrengimo schema: P - lašelių purkštuvas, K - kondensatorius, IP - maitinimo šaltinis, M - mikroskopas, h;font-family:"Simbolis"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> - spinduliuotės šaltinis, P - lentelės paviršius.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">
Siekiant apsaugoti lašelius nuo konvekcinių oro srovių, kondensatorius buvo uždengtas apsauginiu korpusu, kurio temperatūra ir slėgis buvo palaikomi pastovūs. Atliekant eksperimentus, reikėjo laikytis šių sąlygų:

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1. Lašai turi būti mikroskopiniai, kad:

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">elektrostatinė jėga, veikianti įkrautą lašą, viršijo gravitacijos jėgą, kai įjungtas elektrinis laukas;
;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">lašelio krūvis, taip pat jo pokyčiai švitinant (naudojant jonizatorių) prilygo gana mažam elementariųjų skaičiui. mokesčiai.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Taip lengviau nustatyti kritimo krūvio daugialypį elementarų krūvį;

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2. Tankio sumažėjimas;font-family:"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">turėtų būti didesnis nei klampios terpės tankis;font-family:"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"> kurioje jis juda (oras -;font-family:"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. Lašo masė neturėtų keistis viso eksperimento metu. Tam reikia naudoti alyvą, kuri sudaro lašas neturėtų išgaruoti (alyva išgaruoja daug lėčiau nei vanduo).

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Jei kondensatoriaus plokštės nebuvo įkrautos (elektrinio lauko stiprumas;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Ē;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> = 0), tada lašas lėtai nukrito, judėdamas nuo viršutinės plokštės į apatinę.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Kai tik buvo įkraunamos kondensatoriaus plokštės, pasikeitė lašo judėjimas: esant neigiamam krūvis ant lašo ir teigiamas krūvis ant viršutinės kondensatoriaus plokštės lašo kritimas sulėtėjo, o tam tikru momentu jis pakeitė judėjimo kryptį į priešingą – pradėjo kilti link viršutinės plokštės.

Lašo lygtis

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Žinant kritimo greitį, kai nėra elektrostatinio lauko (jo krūvis neturėjo reikšmės) ir kritimo greitį tam tikrame ir žinomame elektrostatiniame lauke, Millikanas galėtų apskaičiuoti lašo krūvį. Norint nustatyti krūvį, pirmiausia reikia atsižvelgti į kritimo judėjimą, kai nėra elektrostatinio lauko ( lėkštės neapmokestinamos,;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">).Jėgų pusiausvyra parodyta 3 pav.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Šiuo atveju kritimą veikia trys jėgos (žr. 3.a pav.):

;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">=;font-family:"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">archimedo jėga;font-family:"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">kur;font-family:"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"> - oro tankis,;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">- sumažinti garsumą,;font-family:"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"> – lašo išstumta oro masė;

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">klampi tempimo jėga, išreikšta Stokso formule;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">, kur;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">η;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> = 1,82*10;font-family:"Arial";vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">-5;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> kg/m*s – oro klampumas,;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">r;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> - kritimo spindulys,;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">v;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> – kritimo greitis.

;font-family:"Arial";text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Pastaba;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">: Stokso formulė galioja rutuliui, judančiam dujomis, jei rutulio spindulys yra daug kartų didesnis nei vidutinės laisvojo kelio dujų molekulės. Millikano eksperimente lašai buvo tokie maži, kad jis turėjo įvesti reikiamas pataisas į skaičiavimus. Be to, reikėjo atsižvelgti į tai, kad labai sumažėjus lašo dydžiui , kai jo spindulys tampa panašus į lašo paviršiuje adsorbuotų oro molekulių sluoksnio storį, efektyvusis lašo tankis gali labai skirtis nuo jo medžiagos tankio.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2 Niutono dėsnis projekcijoje į ašį;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">X;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">atveju, atitinkančiu 3.a pav.:

;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="en-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";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">kur;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">a;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> – pagreitis, kuriuo krenta lašas.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Dėl klampaus pasipriešinimo, lašas įgauna pastovų (pastovų) greitį beveik iškart po judėjimo pradžios ar pasikeitimo judėjimo sąlygomis ir juda tolygiai .Dėl to;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">a;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> = 0, o iš (1) galime rasti kritimo greitį. Pažymime modulį pastovus greitis, kai nėra elektrostatinio lauko;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"> Tada:

;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="en-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";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">/;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">(3)

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Jei uždarysite kondensatoriaus elektros grandinę (3.b pav.), jis įkraus ir atsiras elektrostatinis laukas joje bus sukurta;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">(tebūnie teigiama) bus papildomos jėgos prie išvardintų;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">qE;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">, nukreipta į viršų (3.b pav.).

" xml:lang="uk-UA" lang="uk-UA">jėga iš elektrinio lauko (įkrauto kondensatoriaus laukas), kur yra lašo krūvis,Ē - elektrinio lauko stiprumas, U yra kondensatoriaus plokščių įtampa, d yra atstumas tarp plokščių.

;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">3 pav.:;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Jėgos, veikiančios kritimą:;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">a);font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">, kai nėra elektrostatinio lauko;;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">b);font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> esant elektrostatiniam laukui.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Kaip ir laisvo kritimo atveju, atsižvelkite į pastovų judėjimo būseną. Niutono dėsnis projekcijoje ant ašies;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">X;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">ir atsižvelgiant į tai;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">a;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> = 0, tampa:

;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="en-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";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="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">-;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="en-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";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">/;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">(5)

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">kur;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"> - pastovus alyvos kritimo greitis kondensatoriaus elektrostatiniame lauke:;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, jei lašas juda žemyn,;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, jei lašas juda aukštyn.

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

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

;font-family:"Arial";color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Iš (6) ir (7) formulių galima gauti krūvio ir spindulio nustatymo formules lašų skaičius per kritimo greitį aukštyn ir žemyn:

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

;font-family:"Arial";spalva:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">kur kg m;font-family:"Arial";vertical-align:super;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">0,5;font-family:"Arial";color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> su;font-family:"Arial";vertical-align:super;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">-0,5;font-family:"Arial";color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ir

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

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Elementaraus krūvio nustatymas atliekant skaičiavimo eksperimentą

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Iš (5) lygties išplaukia, kad matuojant pastovų greitį;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">ir;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">kai nėra elektrostatinio lauko ir jam esant, atitinkamai galima nustatyti lašelio krūvį, jei koeficientas žinomas;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">k;font-family:"Arial"" xml:lang="en-US" lang="en-US">;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">=;font-family:"Arial"" xml:lang="en-US" lang="en-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">. Atrodytų, kad norint rasti;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">k;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">pakanka išmatuoti kritimo spindulį (oro klampumas žinomas iš kitų eksperimentų). Tačiau tiesioginis matavimas Šio spindulio su mikroskopu neįmanoma:;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">r;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">yra 10 dydžio;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, kuris yra panašus į šviesos bangos ilgį. Todėl mikroskopas pateikia tik difrakcijos lašo vaizdą, neleidžiantis išmatuoti tikrojo jo dydžio.Informaciją apie kritimo spindulį galima gauti iš eksperimentinių duomenų apie jo judėjimą nesant elektrostatinio lauko.;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">ir atsižvelgiant į tai;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">(;font-family:"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">kur;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">ρ;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">- alyvos lašo tankis, iš (3) gauname:

;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">Savo eksperimentų metu Millikanas pakeitė lašo krūvį, atnešdamas radžio gabalėlį į kondensatorių. laiko, radžio spinduliuotė jonizavo orą kameroje (pav.;font-family:"Arial"" xml:lang="en-US" lang="en-US">;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1), dėl to lašas gali užfiksuoti papildomą teigiamą arba neigiamą krūvį. Jei prieš tai lašas buvo neigiamai įkrautas, tada aišku, kad su didesne tikimybe jis prisiriš prie savęs teigiamus jonus.Kita vertus, neatmetama galimybė pridėti neigiamų jonų. Abiem atvejais pasikeis lašelio krūvis ir -;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">šokinėja;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">- jos judėjimo greitis;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">pakeitęs lašelių krūvis pagal (5) nustatomas pagal ryšį:

;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="en-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="en-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">E;font-family:"Arial"" xml:lang="en-US" lang="en-US">(11)

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Iš (5) ir (11) nustatomas prie lašelio prijungto krūvio dydis:

;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="en-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">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="en-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">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="en-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">E;font-family:"Arial"" xml:lang="en-US" lang="en-US">(12)

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Palyginę to paties kritimo įkrovos reikšmes, galite įsitikinti, kad keičiasi įkrovimas ir pats nukritimo įkrovimas yra vienos ir tos pačios vertės kartotiniai;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">- elementarus krūvis. Atlikdamas daugybę eksperimentų, Millikanas gavo įvairias krūvių reikšmes;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">q;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">ir;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">, bet jie visada reiškė vertės kartotinį;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">e;font-family:"Arial"" xml:lang="en-US" lang="en-US">;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">≈;font-family:"Arial"" xml:lang="en-US" lang="en-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="en-US">;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Cl pagal (1). Taigi Milliken padarė išvadą, kad reikšmė;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">e;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">reiškia mažiausią galimą elektros energijos kiekį gamtoje, tai yra "elektros dalį arba atomą.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Šiuolaikinė elektros "atomo" reikšmė;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">e;font-family:"Arial"" xml:lang="en-US" lang="en-US">;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">=;font-family:"Arial"" xml:lang="en-US" lang="en-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="en-US">;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Cl. Ši reikšmė yra elementarus elektros krūvis, kurio nešėjai yra neigiamo krūvio elektronas;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">ir protonas su krūviu;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:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Pastaba;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">:;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">subranduolinės dalelės, vadinamos "kvarkai turi krūvių modulio 2/3;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">e;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ir 1/3;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">e;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">. Taigi 1/3 turėtų būti laikoma elektros krūvio kvantu;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">e;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">. Tačiau atominiuose ir molekuliniuose procesuose visi krūviai yra kartotiniai;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">e;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">.

" xml:lang="en-US" lang="en-US">Eksperimentinis diegimas

Millikanas išmatavo elektrinį krūvį sferiniuose lašeliuose, kuriuos suformavo purkštuvas ir įkraunamas dėl trinties į purkštuvo sieneles. Pro angą viršutinėje kondensatoriaus plokštelėje lašai pateko į tarpą tarp plokštelių ir buvo stebimi mikroskopu. Jei plokštės nebuvo įkrautos, lašas krito lėtai. Kai plokštelės buvo įkraunamos, lašo judėjimas sulėtėjo ir pasikeitė kryptis.

Laboratoriniai darbai visiškai atitinka Millikan patirtį. Eksperimentą rekomenduojama atlikti dviem mokiniams. Surinkite sąranką, kaip parodyta pav. 4.

;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Prisijungti nuolat (300;font-family:"Arial"" xml:lang="en-US" lang="en-US">;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">В;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">) ir reguliuojamas (nuo 0 iki;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="en-US">;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">В;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">) įtampos šaltinio išvestis, kad galėtumėte gauti įtampą;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="en-US">;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">В;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">. Per lauko krypties jungiklį šaltinis prijungiamas prie Millikan įrenginio. Lygiagrečiai prijungiamas voltmetras. prie išvesties prijungta Millikan instaliacijos optinė sistema;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="en-US">;font-family:"Arial"" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">В;font-family:"Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> įtampos šaltinis.

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">4 pav. Šiuolaikinė eksperimentinė sąranka elementiniam krūviui nustatyti naudojant Millikan įrenginį

;font-family:'Arial';text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Atkreipkite dėmesį;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">mikroskopo lauke (Pav.;font-family:'Arial'" xml:lang="en-US" lang="en-US">;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">5) vaizdas apverčiamas.

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Pav.;font-family:'Arial'" xml:lang="en-US" lang="en-US">;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">5. Alyvos lašai (balti taškeliai) tarp kondensatoriaus plokštelių. Atstumas tarp gradacijos stiklo padalų okuliaro lauke yra 0,029;font-family:'Arial'" xml:lang="en-US" lang="en-US">;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">mm.

" xml:lang="uk-UA" lang="uk-UA">Valdymas" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="uk-UA" lang="uk-UA">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">klausimai" xml:lang="uk-UA" lang="uk-UA">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">ir" xml:lang="uk-UA" lang="uk-UA"> yra nustatytas" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">ir" xml:lang="uk-UA" lang="uk-UA">i

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1. Suformuluokite krūvio diskretiškumo dėsnį.

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2. Suformuluokite Stokso dėsnį.

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3. Kokia yra klampumo η fizikinė reikšmė? Iš kokio fizikinio dėsnio galima išvesti jo matmenį?

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">4. Kokios jėgos veikia Millikano eksperimento kritimą?

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">5. Kaip apskaičiuoti jėgą, veikiančią įkrautą dalelę kondensatoriaus elektriniame lauke?

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">6. Kodėl šiame eksperimente kritimo greitis gali būti laikomas pastoviu?

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">7. Kodėl oras kondensatoriuje yra veikiamas rentgeno, ultravioletinių spindulių ar radioaktyvių preparatų spinduliuotės?

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">8. Kodėl apšvitinimo metu pastovus kritimo greitis pasikeičia tam tikra reikšme?

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

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

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">11. Kodėl apšvitintas lašelis gali užfiksuoti tokio paties ženklo krūvį kaip ir jo paties krūvis, nes panašus krūviai atstumia vienas kitą?Ar gaudymo dažnis to paties krūvio lašu priklauso nuo temperatūros, nuo lašo krūvio, nuo pagaunamo jono krūvio?

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">12. Kodėl lašo spindulio negalima išmatuoti tiesiogiai mikroskopu?

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">13. Stokso formulė;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">F;font-family:'Arial'" xml:lang="en-US" lang="en-US">;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">=;font-family:'Arial'" xml:lang="en-US" lang="en-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">netaikomas, jei kritimo spindulys yra mažesnis už vidutinį laisvą molekulių kelią;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">λ;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">. Įvertinkite vidutinį laisvąjį kelią esant atmosferos slėgiui ir kambario temperatūrai. Apskaičiavę lašelio spindulį pagal eksperimentinius duomenis, įvertinkite ar tenkinama sąlyga , kuris yra kritimo spindulys;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">r;font-family:'Arial'" xml:lang="en-US" lang="en-US">;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">>>;font-family:'Arial'" xml:lang="en-US" lang="en-US">;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">λ;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">(tai yra, Stokso formulė taikoma ir duomenų apdorojimas pagal (5 ir 11) formules yra priimtinas.

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">14. Paaiškinkite, kaip remiantis eksperimentiniais duomenimis nustatyti elementarųjį krūvį.

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">15. Pasirinkite gautų duomenų apdorojimo vienetų sistemą ir perskaičiuokite visas reikiamų konstantų reikšmes šią sistemą.

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">16. Naudokite (5) formulę, kad įvertintumėte įtampos kiekį, reikalingą lašeliams, kurių krūvis lygus 3 elektronams, pakelti mokesčiai?

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">17. Millikano metodu galite nustatyti elektrono krūvį. Kokie dar metodai nustatyti elektrono krūvį. ar žinai elektroną?

Literatūra

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">. Ioffe A.F. Susitikimai su fizikais. Mano prisiminimai apie užsienį

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

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">. Mitchel W. Amerikos mokslininkai ir išradėjai. M., Znanie, 1975 m.

;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="en-RU" lang="en-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">Bendrasis fizikos kursas: 5 t. – M., 1979. – V.3, „Elektra“.

;font-family:'Arial'" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">5.;font-family:'Arial';color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Eksperimentinių vimirovanie vikonannі laborobіt z kurso „Žagalnos fizika“ rezultatų įforminimo taisyklės. Vorobjova N. V., Gorčinskis O. D., Kovalenko V. F., 2004 m.;font-family:'Arial';color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

Užsisakykite darbą šiandien su nuolaida iki 25%

Nemokamai

Sužinokite darbų kainą

Paršina Anna, Sevalnikovas Aleksejus, Luzyaninas Romanas.

Tikslas: išmokti elektrolizės būdu nustatyti elementariojo krūvio vertę; tyrinėti krūvio nustatymo metodai elektronas.

Įranga: cilindrinis indas su vario sulfato tirpalu, lempa, elektrodai, svarstyklės, ampermetras, pastovios įtampos šaltinis, reostatas, laikrodis, raktas, jungiamieji laidai.

Parsisiųsti:

Peržiūra:

Norėdami naudoti pristatymų peržiūrą, susikurkite „Google“ paskyrą (paskyrą) ir prisijunkite: https://accounts.google.com

Skaidrių antraštės:

Laboratorinis darbas Elementarinio krūvio nustatymas elektrolizės metodu Atliko Chuchkovskaya vidurinės mokyklos 10 klasės mokiniai: Parshina Anna, Sevalnikov Aleksey, Luzyanin Roman. Vadovas: fizikos mokytoja Chekalina O.Yu.

Darbo tikslas: išmokti elektrolizės būdu nustatyti elementariojo krūvio vertę; tyrimo metodai elektrono krūviui nustatyti. Įranga: cilindrinis indas su vario sulfato tirpalu, lempa, elektrodai, svarstyklės, ampermetras, pastovios įtampos šaltinis, reostatas, laikrodis, raktas, jungiamieji laidai.

Surinkome grandinę: Darbo eiga:

Mūsų darbo rezultatas

Mokėmės elektrolizės būdu nustatyti elementariojo krūvio reikšmę, nagrinėjome elektrono krūvio nustatymo būdus. Išvada:

V. Ya. Bryusov "Elektronų pasaulis" Galbūt šie elektronai yra pasauliai, kuriuose yra penki žemynai, menai, žinios, karai, sostai ir keturiasdešimties šimtmečių atmintis! Be to, galbūt kiekvienas atomas yra Visata, kurioje yra šimtas planetų; Yra viskas, kas čia yra, suspaustame tūryje, bet ir tai, ko čia nėra. Jų matai nedideli, bet begalybė tokia pati kaip čia; Yra liūdesio ir aistros, kaip čia, ir net ten ta pati pasaulinė arogancija. Jų išminčiai, pastatydami savo beribį pasaulį į būties centrą, Skuba prasiskverbti į paslapties kibirkštis Ir galvoti, kaip aš dabar; Ir tą akimirką, kai iš sunaikinimo sukuriamos naujų jėgų srovės, Jie šaukia, sapnuodami savihipnozę, Kad Dievas užgesino savo fakelą!

Rusijos Federacijos švietimo ministerija

Amūro valstybinis pedagoginis universitetas

Elementariojo elektros krūvio nustatymo metodai

Užpildė studentas 151g.

Venzelevas A.A.

Patikrintas: Cheraneva T.G.

Įvadas.

1. Elektrono atradimo priešistorė

2. Elektrono atradimo istorija

3. Elektrono atradimo eksperimentai ir metodai

3.1 Thomson patirtis

3.2 Rutherfordo patirtis

3.3. Millikano metodas

3.3.1. trumpa biografija

3.3.2. Montavimo aprašymas

3.3.3. Elementaraus krūvio apskaičiavimas

3.3.4. Išvados iš metodo

3.4. Komptono vaizdo gavimo metodas

Išvada.

Įvadas:

ELEKTRONAS – pirmoji elementarioji dalelė pagal atradimo laiką; gamtoje mažiausios masės ir mažiausio elektros krūvio materialusis nešiklis; sudedamoji atomo dalis.

Elektrono krūvis yra 1,6021892. 10-19 C

4.803242. 10-10 vienetų SGSE

Elektrono masė yra 9,109534. 10-31 kg

Specifinis mokestis e/m e 1.7588047 . 10 11 Cl. kg -1

Elektronų sukinys yra 1/2 (h vienetais) ir turi dvi projekcijas ±1/2; elektronai paklūsta Fermi-Dirac statistikai, fermionai. Jiems taikomas Pauli išskyrimo principas.

Elektrono magnetinis momentas yra - 1,00116 m b, kur m b yra Boro magnetonas.

Elektronas yra stabili dalelė. Eksperimentiniais duomenimis, gyvavimo trukmė t e > 2 . 10 22 metai.

Nedalyvauja stiprioje sąveikoje, leptonas. Šiuolaikinė fizika mano, kad elektronas yra tikrai elementari dalelė, neturinti struktūros ir matmenų. Jei pastarieji ir yra nulis, tai elektrono spindulys r e< 10 -18 м

1. Atradimo fonas

Nežinomybė buvo iš esmės svarbiame taške. Pirma, elektronas atsirado atomiškai interpretuojant elektrolizės dėsnius, o paskui buvo aptiktas dujų išlydžio metu. Nebuvo aišku, ar fizika tikrai susiduria su tuo pačiu objektu. Didelė grupė skeptiškų gamtininkų manė, kad elementarusis krūvis yra statistinis įvairaus dydžio krūvių vidurkis. Be to, nė vienas iš elektrono krūvio matavimo eksperimentų nedavė griežtai pasikartojančių verčių.
Buvo skeptikų, kurie apskritai ignoravo elektrono atradimą. Akademikas A.F. Ioffas savo atsiminimuose apie savo mokytoją V.K. Rentgene'as rašė: „Iki 1906–1907 m. Miuncheno universiteto Fizikos institute žodis elektronas neturėjo būti ištartas. Rentgenas tai laikė neįrodyta hipoteze, dažnai taikoma be pakankamo pagrindo ir be reikalo.

Elektrono masės klausimas neišspręstas, neįrodyta, kad tiek ant laidininkų, tiek ant dielektrikų krūviai susideda iš elektronų. Sąvoka „elektronas“ neturėjo vienareikšmiško aiškinimo, nes eksperimentas dar neatskleidė atomo sandaros (Rutherfordo planetinis modelis pasirodė 1911 m., o Bohro teorija – 1913 m.).

Elektronas dar nepaliko „grynojo“ mokslo rėmų. Prisiminkite, kad pirmasis elektronų vamzdis atsirado tik 1907 m. Norint pereiti nuo tikėjimo prie įsitikinimo, pirmiausia reikėjo izoliuoti elektroną, išrasti metodą, kaip tiesiogiai ir tiksliai išmatuoti elementarų krūvį.

Šios problemos sprendimo netruko laukti. 1752 metais idėją apie elektros krūvio diskretiškumą pirmasis išsakė B. Franklinas. Eksperimentiškai krūvių diskretiškumas buvo pagrįstas 1834 m. M. Faradėjaus atrastais elektrolizės dėsniais. Elementariojo krūvio (mažiausio gamtoje randamo elektros krūvio) skaitinė vertė buvo teoriškai apskaičiuota remiantis elektrolizės dėsniais, naudojant elektrolizės dėsnius. Avogadro numeris. Tiesioginį eksperimentinį elementaraus krūvio matavimą R. Millikanas atliko klasikiniuose eksperimentuose, atliktuose 1908 - 1916 m. Šie eksperimentai taip pat davė nepaneigiamą elektros atomizmo įrodymą. Remiantis pagrindinėmis elektroninės teorijos sampratomis, kūno krūvis atsiranda pasikeitus jame esančių elektronų (arba teigiamų jonų, kurių krūvis yra elektrono krūvio kartotinis) skaičiui. Todėl bet kurio kūno krūvis turi keistis staigiai ir tokiomis dalimis, kuriose yra sveikasis elektronų krūvių skaičius. Patirtimi nustatęs diskretišką elektros krūvio kitimo pobūdį, R. Millikenas sugebėjo patvirtinti elektronų egzistavimą ir alyvos lašo metodu nustatyti vieno elektrono krūvį (elementarinį krūvį). Metodas pagrįstas įkrautų alyvos lašelių judėjimo vienodame žinomo stiprumo E elektriniame lauke tyrimu.

2. Elektrono atradimas:

Jei nekreipsime dėmesio į tai, kas buvo prieš pirmąją elementariąją dalelę – elektroną, ir kas lydėjo šį išskirtinį įvykį, galime trumpai pasakyti: 1897 m. garsus anglų fizikas Tomsonas Džozefas Džonas (1856–1940) išmatavo specifinį krūvį q/m. katodinių spindulių dalelės – „kūneliai“, kaip jis vadino, pagal katodinių spindulių nukreipimą *) elektriniuose ir magnetiniuose laukuose.

Palyginęs gautą skaičių su tuo metu žinomu vienvalenčio vandenilio jono specifiniu krūviu, netiesioginiu samprotavimu, jis padarė išvadą, kad šių dalelių, vėliau vadinamų „elektronais“, masė yra daug mažesnė (daugiau nei tūkstantį kartų) už lengviausio vandenilio jono masę.

Tais pačiais 1897 metais jis iškėlė hipotezę, kad elektronai yra neatskiriama atomų dalis, o katodiniai spinduliai nėra atomai ar elektromagnetinė spinduliuotė, kaip tikėjo kai kurie spindulių savybių tyrinėtojai. Thomsonas rašė: "Taigi katodiniai spinduliai reiškia naują materijos būseną, iš esmės skirtingą nuo įprastos dujinės būsenos...; šioje naujoje būsenoje materija yra medžiaga, iš kurios sukurti visi elementai."

Nuo 1897 m. korpuskulinis katodinių spindulių modelis pradėjo įgyti visuotinį pripažinimą, nors buvo įvairių nuomonių apie elektros prigimtį. Taigi, vokiečių fizikas E. Wiechertas manė, kad „elektra yra kažkas įsivaizduojama, egzistuojanti iš tikrųjų tik mintyse“, o garsus anglų fizikas Lordas Kelvinas tais pačiais 1897-aisiais rašė apie elektrą kaip apie savotišką „nepertraukiamą skystį“.

Thomsono idėja apie katodinių spindulių korpusus kaip pagrindinius atomo komponentus nebuvo sutikta su dideliu entuziazmu. Kai kurie jo kolegos manė, kad jis juos supainiojo, kai pasiūlė katodinių spindulių daleles laikyti galimais atomo komponentais. Tikrasis Tomsono kūnelių vaidmuo atomo struktūroje gali būti suprantamas kartu su kitų tyrimų rezultatais, ypač su spektrų analizės ir radioaktyvumo tyrimo rezultatais.

1897 m. balandžio 29 d. Thomsonas perskaitė savo garsųjį pranešimą Londono karališkosios draugijos susirinkime. Tikslus elektrono atradimo laikas – diena ir valanda – negali būti įvardytas dėl jo originalumo. Šis įvykis buvo daugelio metų Thomsono ir jo darbuotojų darbo rezultatas. Nei Thomsonas, nei kas nors kitas niekada nebuvo stebėjęs elektrono tiesiogine prasme, niekam nepavyko atskirti nė vienos dalelės nuo katodinių spindulių pluošto ir išmatuoti specifinį jo krūvį. Atradimo autorius yra J.J.Thomsonas, nes jo idėjos apie elektroną buvo artimos šiuolaikinėms. 1903 metais jis pasiūlė vieną pirmųjų atomo modelių – „razinų pudingą“, o 1904 metais pasiūlė elektronus atome suskirstyti į grupes, suformuojant įvairias konfigūracijas, kurios lemia cheminių elementų periodiškumą.

Atradimo vieta tiksliai žinoma – Cavendish laboratorija (Kembridžas, JK). 1870 m. sukurtas J. K. Maxwello, o per ateinančius šimtą metų jis tapo visos puikių atradimų grandinės „lopšiu“ įvairiose fizikos srityse, ypač atominėje ir branduolinėje. Jos direktoriai buvo: Maxwell J.K. - nuo 1871 iki 1879 m., Lordas Reilis - nuo 1879 iki 1884 m., Thomson J.J. - nuo 1884 iki 1919 m., Rutherfordas E. - nuo 1919 iki 1937 m., Braggas L. - nuo 1938 iki 1953 m.; direktoriaus pavaduotojas 1923–1935 m. – Chadwickas J.

Mokslinius eksperimentinius tyrimus kūrybinių ieškojimų atmosferoje atliko vienas mokslininkas arba nedidelė grupė. Vėliau Lawrence'as Braggas prisiminė savo darbą 1913 m. kartu su savo tėvu Henry Braggu: „Tai buvo nuostabus laikas, kai beveik kiekvieną savaitę buvo gaunami nauji jaudinantys rezultatai, pavyzdžiui, buvo atrastos naujos aukso zonos, kuriose grynuoliai gali būti paimami tiesiai iš žemės. . Tai tęsėsi iki karo pradžios *), kuris nutraukė mūsų bendrą darbą“.

3. Elektronų atradimo metodai:

3.1 Thomson patirtis

Joseph John Thomson Joseph John Thomson, 1856–1940

Anglų fizikas, geriau žinomas tiesiog kaip J. J. Thomson. Gimė Cheetham Hill mieste, Mančesterio priemiestyje, sendaikčių pardavėjo šeimoje. 1876 m. jis laimėjo stipendiją studijuoti Kembridže. 1884-1919 metais jis buvo Kembridžo universiteto Eksperimentinės fizikos katedros profesorius ir ne visą darbo dieną vadovavo Cavendish laboratorijai, kuri Tomsono pastangomis tapo vienu garsiausių tyrimų centrų pasaulyje. Tuo pat metu, 1905-1918 m., jis buvo Karališkojo instituto Londone profesorius. 1906 m. Nobelio fizikos premijos laureatas su formuluote „už elektros srovės per dujas tyrimus“, kuri, žinoma, apima ir elektrono atradimą. Thomsono sūnus George'as Pagetas Thomsonas (1892–1975) taip pat galiausiai tapo Nobelio fizikos premijos laureatu – 1937 m. už eksperimentinį kristalų elektronų difrakcijos atradimą.

1897 metais jaunas anglų fizikas J. J. Thomsonas šimtmečius išgarsėjo kaip elektrono atradėjas. Savo eksperimente Thomsonas panaudojo patobulintą katodinių spindulių vamzdį, kurio konstrukciją papildė elektrinės ritės, sukūrusios (pagal Ampero dėsnį) vamzdžio viduje magnetinį lauką, ir lygiagrečių elektrinių kondensatorių plokščių rinkinys, sukuriantis viduje elektrinį lauką. vamzdis. Tai leido ištirti katodinių spindulių elgesį veikiant tiek magnetiniams, tiek elektriniams laukams.

Naudodamas naują vamzdžio dizainą, Thomson iš eilės parodė, kad: (1) katodiniai spinduliai yra nukreipiami magnetiniame lauke, jei nėra elektrinio; (2) katodiniai spinduliai nukreipiami elektriniame lauke, kai nėra magnetinio; ir 3) vienu metu veikiant subalansuoto intensyvumo elektriniams ir magnetiniams laukams, orientuotiems į kryptis, sukeliančius atskirus nukrypimus priešingomis kryptimis, katodiniai spinduliai sklinda tiesia linija, tai yra, abiejų laukų veikimas yra tarpusavyje subalansuotas.

Thomsonas nustatė, kad ryšys tarp elektrinių ir magnetinių laukų, kuriame jų veikimas yra subalansuotas, priklauso nuo dalelių judėjimo greičio. Atlikęs daugybę matavimų, Thomson sugebėjo nustatyti katodinių spindulių greitį. Paaiškėjo, kad jie juda daug lėčiau nei šviesos greitis, iš to seka, kad katodiniai spinduliai gali būti tik dalelės, nes bet kokia elektromagnetinė spinduliuotė, įskaitant pačią šviesą, sklinda šviesos greičiu (žr. Elektromagnetinės spinduliuotės spektrą). Šios nežinomos dalelės. Thomsonas pavadino „kūneliais“, bet netrukus jie buvo pavadinti „elektronais“.

Iš karto tapo aišku, kad elektronai turi egzistuoti atomų sudėtyje – kitaip, iš kur jie kiltų? 1897 m. balandžio 30 d. - data, kurią Thomson paskelbė apie savo rezultatus Londono karališkosios draugijos posėdyje - yra laikoma elektrono gimimo diena. Ir šią dieną idėja apie atomų „nedalumą“ tapo praeitimi (žr. Atominė materijos struktūros teorija). Kartu su atomo branduolio atradimu, kuris sekė šiek tiek daugiau nei po dešimties metų (žr. Rutherfordo eksperimentą), elektrono atradimas padėjo pagrindą šiuolaikiniam atomo modeliui.

Aukščiau aprašyti „katodas“, tiksliau, katodinių spindulių vamzdžiai, tapo paprasčiausiais šiuolaikinių televizijos kineskopų ir kompiuterių monitorių pirmtakais, kuriuose griežtai kontroliuojami elektronų kiekiai išmušami iš karšto katodo paviršiaus, veikiami kintamos srovės. Magnetiniai laukai nukrypsta griežtai nurodytais kampais ir bombarduoja ekranų fosforescuojančias ląsteles. , sudarydamos ant jų aiškų vaizdą, atsirandantį dėl fotoelektrinio efekto, kurio aptikimas taip pat būtų neįmanomas be mūsų žinios apie tikrąją katodinių spindulių prigimtį.

3.2 Rutherfordo patirtis

Ernestas Rutherfordas, pirmasis Nelsono baronas Rezerfordas I Ernestas Rutherfordas, pirmasis Nelsono baronas Rutherfordas, 1871–1937 m.

Naujosios Zelandijos fizikas. Gimė Nelsone, amatininko ūkininko sūnus. Laimėjo stipendiją studijoms Kembridžo universitete Anglijoje. Baigęs studijas buvo paskirtas į Kanados universitetą McGill (McGill universitetas), kur kartu su Frederick Soddy (Frederick Soddy, 1877–1966) nustatė pagrindinius radioaktyvumo reiškinio dėsnius, už kuriuos buvo apdovanotas Nobelio premija. Chemijos premija 1908 m. Netrukus mokslininkas persikėlė į Mančesterio universitetą, kur jam vadovaujamas Hansas Geigeris (Hansas Geigeris, 1882–1945) išrado savo garsųjį Geigerio skaitiklį, pradėjo tyrinėti atomo sandarą ir 1911 m. atrado atomo egzistavimą. branduolys. Pirmojo pasaulinio karo metais jis užsiėmė sonarų (akustinių radarų) kūrimu priešo povandeniniams laivams aptikti. 1919 m. jis buvo paskirtas fizikos profesoriumi ir Kembridžo universiteto Cavendish laboratorijos direktoriumi, o tais pačiais metais atrado branduolio skilimą dėl didelės energijos sunkiųjų dalelių bombardavimo. Rutherfordas šiame poste liko iki savo gyvenimo pabaigos, tuo pat metu daugelį metų būdamas Karališkosios mokslo draugijos prezidentu. Jis buvo palaidotas Vestminsterio abatijoje šalia Niutono, Darvino ir Faradėjaus.

Ernestas Rutherfordas yra unikalus mokslininkas ta prasme, kad pagrindinius atradimus padarė gavęs Nobelio premiją. 1911 m. jam pavyko atlikti eksperimentą, kuris ne tik leido mokslininkams giliai pažvelgti į atomą ir susidaryti supratimą apie jo struktūrą, bet ir tapo elegancijos bei dizaino gilumo pavyzdžiu.

Naudodamas natūralų radioaktyviosios spinduliuotės šaltinį, Rutherfordas pastatė patranką, kuri davė kryptingą ir sutelktą dalelių srautą. Pistoletas buvo švino dėžė su siaura anga, kurios viduje buvo patalpinta radioaktyvioji medžiaga. Dėl šios priežasties dalelės (šiuo atveju alfa dalelės, susidedančios iš dviejų protonų ir dviejų neutronų), kurias radioaktyvioji medžiaga išspinduliavo visomis kryptimis, išskyrus vieną, buvo sugertos švino ekrano ir išskrido tik nukreiptas alfa dalelių pluoštas. per plyšį.

Patirties schema

Toliau spindulio kelyje stovėjo dar keli švininiai ekranai su siaurais plyšiais, kurie nukirto nuo griežtai nukrypstančias daleles.

duota kryptis. Dėl to iki taikinio pakilo tobulai sufokusuotas alfa dalelių spindulys, o pats taikinys buvo labai plonas aukso folijos lapas. Ją pataikė alfa spindulys. Susidūrusios su folijos atomais alfa dalelės tęsė savo kelią ir atsitrenkė į už taikinio įrengtą liuminescencinį ekraną, kuriame buvo užfiksuoti blyksniai, kai alfa dalelės atsitrenkia į jį. Iš jų eksperimentuotojas galėjo spręsti, kiek ir kiek alfa dalelių nukrypsta nuo tiesinio judėjimo krypties dėl susidūrimų su folijos atomais.

Tačiau Rutherfordas pastebėjo, kad nė vienas iš jo pirmtakų net nebandė eksperimentiškai patikrinti, ar kai kurios alfa dalelės buvo nukreiptos labai dideliais kampais. Razinų tinklelio modelis tiesiog neleido atome egzistuoti tokių tankių ir sunkių struktūrinių elementų, kad jie galėtų nukreipti greitąsias alfa daleles reikšmingais kampais, todėl niekas nesivargino išbandyti šios galimybės. Rutherfordas paprašė vieno iš savo mokinių iš naujo įrengti aparatą taip, kad būtų galima stebėti alfa dalelių išsibarstymą dideliais nuokrypio kampais – kad tik nuvalytų sąžinę, kad tokia galimybė būtų visiškai atmesta. Detektorius buvo ekranas, padengtas natrio sulfidu – medžiaga, kuri skleidžia fluorescencinę blykstę, kai į jį patenka alfa dalelė. Kuo nustebino ne tik tiesiogiai eksperimentą atlikęs studentas, bet ir pats Rutherfordas, kai paaiškėjo, kad kai kurios dalelės nukrypsta iki 180° kampų!

Remdamasis eksperimento rezultatais Rutherfordo nupieštas atomo paveikslas šiandien mums gerai žinomas. Atomas susideda iš itin tankaus, kompaktiško branduolio, turinčio teigiamą krūvį, ir neigiamai įkrautų šviesos elektronų aplink jį. Vėliau mokslininkai šiam paveikslui suteikė tvirtą teorinį pagrindą (žr. Bohro atomą), tačiau viskas prasidėjo nuo paprasto eksperimento su nedideliu radioaktyviosios medžiagos pavyzdžiu ir aukso folijos gabalėliu.

3.2 Metodas Millikanas

3.2.1. Trumpa biografija:

Robertas Millikenas gimė 1868 m. Ilinojaus valstijoje, neturtingoje kunigo šeimoje. Vaikystę jis praleido provincijos miestelyje Makvoket, kur daug dėmesio buvo skiriama sportui ir blogai mokoma. Vienos vidurinės mokyklos direktorius, dėstęs fiziką, savo jauniesiems mokiniams sakė, pavyzdžiui: „Kaip iš bangų galima išgauti garsą? Kvaila, vaikinai, visa tai yra nesąmonė!

3.2.2. Pirmoji patirtis ir problemų sprendimas:

Pirmieji eksperimentai buvo tokie. Tarp plokščio kondensatoriaus, kuriam buvo pritaikyta 4000 V įtampa, plokščių susidarė debesis, susidedantis iš vandens lašelių, nusėdusių ant jonų. Pirma, debesų viršūnės kritimas buvo pastebėtas nesant elektrinio lauko. Tada buvo sukurtas debesis su įjungta įtampa. Debesis krito veikiant gravitacijai ir elektrinei jėgai.
Jėgos, veikiančios kritimą debesyje, ir jo įgyjamo greičio santykis pirmuoju ir antruoju atveju yra toks pat. Pirmuoju atveju jėga lygi mg, antruoju – mg + qE, kur q – lašo krūvis, E – elektrinio lauko stiprumas. Jei greitis pirmuoju atveju yra υ 1 antruoju υ 2, tada

Žinodami debesų kritimo greičio υ priklausomybę nuo oro klampumo, galime apskaičiuoti norimą krūvį q. Tačiau šis metodas nesuteikė norimo tikslumo, nes jame buvo hipotetinių prielaidų, kurių eksperimentuotojas negalėjo kontroliuoti.

Norint padidinti matavimo tikslumą, pirmiausia reikėjo rasti būdą, kaip atsižvelgti į debesų garavimą, kuris neišvengiamai įvykdavo matavimo metu.

Apmąstydamas šią problemą, Millikanas sugalvojo klasikinį lašų metodą, kuris atvėrė daugybę netikėtų galimybių. Palikime autoriui papasakoti išradimo istoriją:
„Supratęs, kad lašelių garavimo greitis liko nežinomas, pabandžiau sugalvoti būdą, kuris visiškai panaikintų šią neapibrėžtą reikšmę. Mano planas buvo toks. Ankstesniuose eksperimentuose elektrinis laukas galėjo tik šiek tiek padidinti arba sumažinti debesies viršūnės kritimo greitį veikiamas gravitacijos. Dabar norėjau sustiprinti šį lauką, kad viršutinis debesies paviršius liktų pastoviame aukštyje. Šiuo atveju tapo įmanoma tiksliai nustatyti debesies garavimo greitį ir atsižvelgti į jį atliekant skaičiavimus.

Siekdamas įgyvendinti šią idėją, Milliken sukūrė mažo dydžio įkraunamą bateriją, kuri davė iki 10 4 V įtampą (tuo metu tai buvo puikus eksperimentuotojo pasiekimas). Ji turėjo sukurti pakankamai stiprų lauką, kad debesis, kaip „Mahammedo karstas“, būtų sustabdytas. „Kai buvau pasiruošęs“, – sako Millikenas, o kai susiformavo debesis, pasukau jungiklį ir debesis buvo elektriniame lauke. Ir tą akimirką jis ištirpo prieš akis, kitaip tariant, iš viso debesies neliko nė mažo gabalėlio, kurį būtų galima stebėti su valdymo optinio prietaiso pagalba, kaip padarė Wilsonas ir ketinau daryti aš. Iš pradžių man atrodė, kad debesies dingimas be pėdsakų elektriniame lauke tarp viršutinės ir apatinės plokščių reiškia, kad eksperimentas baigėsi be rezultatų ... "Tačiau, kaip dažnai atsitiko mokslo istorijoje, nesėkmė sukėlė trūkumą. prie naujos idėjos. Ji paskatino garsųjį lašų metodą. „Pakartotiniai eksperimentai, – rašo Milliken, – parodė, kad debesiui išsisklaidžius galingame elektriniame lauke savo vietoje buvo galima išskirti kelis atskirus vandens lašelius”(pabrėžiu aš. – V.D.). „Nelaiminga“ patirtis leido atrasti galimybę išlaikyti pusiausvyrą ir pakankamai ilgai stebėti atskirus lašelius.

Tačiau stebėjimo laikotarpiu vandens lašo masė dėl garavimo labai pasikeitė, o Millikanas po daugelio dienų paieškų perėjo prie eksperimentų su aliejaus lašais.

Po 7 ar 8 min. debesis išsisklaido, o matymo lauke lieka nedidelis skaičius lašelių, kurių krūvis atitinka nurodytą jėgų balansą.

Millikanas pastebėjo šiuos lašus kaip skirtingus ryškius taškus. "Šių lašų istorija paprastai tęsiasi taip, - rašo jis. - Jei gravitacija šiek tiek vyrauja prieš lauko jėgą, jie pradeda lėtai kristi, bet, kadangi jie palaipsniui išgaruoja, jų judėjimas žemyn greitai sustoja. , ir jie gana ilgą laiką tampa nejudantys . Tada laukas pradeda dominuoti ir lašai pradeda lėtai kilti. Pasibaigus jų gyvavimo laikui erdvėje tarp plokščių šis judėjimas aukštyn labai stipriai paspartėja, ir jie dideliu greičiu pritraukiami prie viršutinės plokštės.

3.2.3. Montavimo aprašymas:

Millikano instaliacijos schema, kurios pagalba buvo gauti lemiami rezultatai 1909 m., parodyta 17 paveiksle.

Iš akumuliatoriaus B į kondensatoriaus plokštes buvo įjungta 10 4 V įtampa, naudojant jungiklį, buvo galima sutrumpinti plokštes ir taip sunaikinti elektrinį lauką.

Alyvos lašai, krintantys tarp plokščių M ir N, buvo apšviesti stipriu šaltiniu. Lašų elgesys buvo stebimas statmenai spindulių pro teleskopą krypčiai.

Lašelių kondensacijai būtini jonai buvo sukurti spinduliuojant iš 200 mg sveriančio radžio gabalo, esančio 3–10 cm atstumu nuo plokštelių šonų.

Specialaus prietaiso pagalba dujos buvo išplėstos nuleidus stūmoklį. Praėjus 1-2 s po išsiplėtimo, radis buvo pašalintas arba uždengtas švino tinkleliu. Tada buvo įjungtas elektrinis laukas ir prasidėjo lašų stebėjimas į teleskopą. Vamzdis turėjo skalę, pagal kurią buvo galima suskaičiuoti lašeliu nueitą kelią per tam tikrą laiką. Laiką fiksavo tikslus laikrodis su narveliu.

Stebėjimų metu Millikanas atrado reiškinį, kuris buvo raktas į visą vėlesnių tikslių atskirų elementarių krūvių matavimų seriją.

„Dirbdamas su pakibusiais lašeliais, – rašo Millikanas, – kelis kartus pamiršau juos apsaugoti nuo radžio spindulių. Tada atsitiktinai pastebėjau, kad kartas nuo karto vienas iš lašų staiga pakeisdavo savo krūvį ir pradėjo judėti lauke arba prieš jį, akivaizdžiai užfiksuodamas pirmuoju atveju teigiamą, o antruoju – neigiamą joną. Tai atvėrė galimybę patikimai išmatuoti ne tik atskirų lašų krūvius, kaip dariau iki tol, bet ir atskiro atmosferos jono krūvį.

Iš tiesų, du kartus matuodamas to paties lašo greitį, vieną kartą prieš ir antrą kartą po jonų pagavimo, akivaizdu, kad galėčiau visiškai atmesti lašo savybes ir terpės savybes ir dirbti su verte, proporcinga tik jonui. užfiksuoto jono krūvis.

3.2.4. Pradinio krūvio apskaičiavimas:

Elementarų mokestį apskaičiavo Millikanas, remdamasis toliau nurodytais motyvais. Kritimo greitis yra proporcingas jį veikiančiai jėgai ir nepriklauso nuo lašo krūvio.
Jei lašas nukrito tarp kondensatoriaus plokščių veikiamas tik gravitacijos greičiu v, tada

Įjungus lauką, nukreiptą prieš gravitaciją, veikianti jėga bus skirtumas qE – mg, kur q – lašo krūvis, E – lauko stiprumo modulis.

Nuleidimo greitis bus toks:

υ 2 \u003d k (qE-mg) (2)

Jei lygybę (1) padalinsime iš (2), gausime

Iš čia

Tegul lašas pagavo joną ir jo krūvis tapo lygus q ", o judėjimo greitis υ 2. Šio užfiksuoto jono krūvis bus žymimas e.

Tada e = q "- q.

Naudodami (3) gauname

Tam tikro kritimo vertė yra pastovi.

3.2.5. Millikano metodo išvados

Vadinasi, bet koks krūvis, kurį užfiksuoja lašas, bus proporcingas greičių skirtumui (υ " 2 - υ 2), kitaip tariant, proporcingas kritimo greičio pokyčiui dėl jonų pagavimo! Taigi, elementaraus krūvio matavimas buvo sumažintas iki lašo nueito kelio ir laiko, per kurį buvo nueitas kelias, matavimas. Daugybė stebėjimų parodė (4) formulės pagrįstumą. Paaiškėjo, kad e reikšmė gali tik keistis šuoliuose!Visada stebimi krūviai e, 2e, 3e, 4e ir kt.

„Daugeliu atvejų, – rašo Millikanas, – lašas buvo stebimas penkias ar šešias valandas ir per tą laiką jis užfiksavo ne aštuonis ar dešimt jonų, o šimtus. Iš viso stebėjau daugybės tūkstančių jonų gaudymą tokiu būdu ir visais atvejais užfiksuotas krūvis... buvo arba tiksliai lygus mažiausiam iš visų užfiksuotų krūvių, arba buvo lygus mažam sveikajam to kartotiniui. vertė. Tai yra tiesioginis ir nepaneigiamas įrodymas, kad elektronas nėra „statistinis vidurkis“, o visi jonų elektros krūviai yra arba tiksliai lygūs elektrono krūviui, arba yra maži sveikieji šio krūvio kartotiniai.

Millikano metodas leido vienareikšmiškai atsakyti į šį klausimą. Pirmuosiuose eksperimentuose krūviai buvo sukurti jonizuojant neutralias dujų molekules radioaktyviosios spinduliuotės srove. Buvo išmatuotas lašų užfiksuotų jonų krūvis.

Purškiant skystį purškikliu, lašeliai elektrifikuojami dėl trinties. Tai buvo gerai žinoma XIX a. Ar šie krūviai yra tokie pat kvantuoti kaip jonų krūviai? Millikanas po purškimo „pasveria“ lašelius ir atlieka krūvio matavimus aukščiau aprašytu būdu. Patirtis atskleidžia tą patį elektros krūvio diskretiškumą.

Apipurškę aliejaus (dielektriko), glicerino (puslaidininkio), gyvsidabrio (laidininko) lašeliai įrodo, kad bet kokios fizinės prigimties kūnų krūviai visais be išimties susideda iš atskirų elementarių dalių, kurių vertė yra griežtai pastovi. 1913 m. Millikanas susumavo daugybės eksperimentų rezultatus ir pateikė tokią elementaraus krūvio reikšmę: e = 4,774. 10-10 vienetų apmokestinti SGSE. Taip buvo nustatyta viena svarbiausių šiuolaikinės fizikos konstantų. Elektros krūvio nustatymas tapo paprasta aritmetine problema.

3.4 Komptono vaizdo gavimo metodas:

Didelį vaidmenį stiprinant elektrono tikrovės idėją atliko C.T.R. atradimas. Wilsono vandens garų kondensacijos poveikio jonams, dėl kurio atsirado galimybė fotografuoti dalelių pėdsakus.

Jie sako, kad A. Comptonas per paskaitą negalėjo įtikinti skeptiško klausytojo mikrodalelių egzistavimo realumu. Jis tvirtino, kad patikės tik tada, kai pamatys juos savo akimis.
Tada Comptonas parodė nuotrauką su α dalelių takeliu, šalia kurio buvo piršto atspaudas. – Ar žinai, kas tai yra? – paklausė Komptonas. „Pirštas“, – atsakė klausytojas. – Tokiu atveju, – iškilmingai pareiškė Komptonas, – ši šviečianti juosta yra dalelė.
Elektronų pėdsakų nuotraukos ne tik liudijo elektronų tikrovę. Jie patvirtino prielaidą apie mažą elektronų dydį ir leido palyginti su eksperimentu teorinių skaičiavimų, kuriuose atsirado elektrono spindulys, rezultatus. Lenardo inicijuoti eksperimentai tirdami katodinių spindulių prasiskverbimo galią parodė, kad labai greiti radioaktyviųjų medžiagų skleidžiami elektronai dujose sukuria tiesias linijas. Trasos ilgis yra proporcingas elektrono energijai. Didelės energijos α dalelių pėdsakų nuotraukos rodo, kad pėdsakai susideda iš daugybės taškų. Kiekvienas taškas yra vandens lašas, atsirandantis ant jono, kuris susidaro susidūrus elektronui su atomu. Žinodami atomo dydį ir jų koncentraciją, galime apskaičiuoti, kiek atomų turi praeiti alfa dalelė tam tikru atstumu. Paprastas skaičiavimas rodo, kad α-dalelė turi praeiti apie 300 atomų, kol ji pakeliui susidurs su vienu iš elektronų, sudarančių atomo apvalkalą ir sukeldama jonizaciją.

Iš sklaidos teorijos galima gauti duomenų įlinkio kampams, priklausomai nuo elektronų energijos, įvertinti. Šiuos duomenis gerai patvirtina realių pėdsakų analizė.Teorijos sutapimas su eksperimentu sustiprino idėją apie elektroną kaip mažiausią materijos dalelę.

Išvada:

Elementaraus elektros krūvio matavimas atvėrė galimybę tiksliai nustatyti daugybę svarbių fizikinių konstantų.
Žinant e reikšmę automatiškai, galima nustatyti pagrindinės konstantos – Avogadro konstantos – reikšmę. Iki Millikano eksperimentų buvo tik apytiksliai Avogadro konstantos įverčiai, kuriuos pateikė kinetinė dujų teorija. Šie įverčiai buvo pagrįsti vidutinio oro molekulės spindulio skaičiavimais ir svyravo gana plačiame diapazone nuo 2 . 10 23-20 . 10 23 1/mol.

Tarkime, kad žinome per elektrolito tirpalą prabėgusį krūvį Q ir ant elektrodo nusėdusios medžiagos M kiekį. Tada, jei jono krūvis lygus Ze 0 ir jo masė m 0, tada lygybė

Jei nusėdusios medžiagos masė lygi vienam moliui,

tada Q \u003d F- Faradėjaus konstanta ir F \u003d N 0 e, iš kur:

Akivaizdu, kad Avogadro konstantos nustatymo tikslumą suteikia tikslumas, kuriuo matuojamas elektronų krūvis. Praktika reikalavo padidinti pagrindinių konstantų nustatymo tikslumą, ir tai buvo viena iš paskatų toliau tobulinti elektros krūvio kvanto matavimo techniką. Šis darbas, jau grynai metrologinio pobūdžio, tęsiamas iki šiol.

Šiuo metu tiksliausios vertės yra:

e \u003d (4,8029 ± 0,0005) 10 -10. vienetų įkrauti SGSE;

N 0 \u003d (6,0230 ± 0,0005) 10 23 1 / mol.

Žinant N o , galima nustatyti dujų molekulių skaičių 1 cm 3, nes tūris, kurį užima 1 molis dujų, yra žinoma konstanta.

Žinios apie dujų molekulių skaičių 1 cm 3 leido savo ruožtu nustatyti vidutinę molekulės šiluminio judėjimo kinetinę energiją. Galiausiai, elektrono krūvis gali būti naudojamas Planko konstantai ir Stefano-Boltzmanno konstantai nustatyti šiluminės spinduliuotės dėsnyje.

Rusijos Federacijos švietimo ministerija

Amūro valstybinis pedagoginis universitetas

Elementariojo elektros krūvio nustatymo metodai

Užpildė studentas 151g.

Venzelevas A.A.

Patikrintas: Cheraneva T.G.

Įvadas.

1. Elektrono atradimo priešistorė

2. Elektrono atradimo istorija

3. Elektrono atradimo eksperimentai ir metodai

3.1 Thomson patirtis

3.2 Rutherfordo patirtis

3.3. Millikano metodas

3.3.1. trumpa biografija

3.3.2. Montavimo aprašymas

3.3.3. Elementaraus krūvio apskaičiavimas

3.3.4. Išvados iš metodo

3.4. Komptono vaizdo gavimo metodas

Išvada.

Įvadas:

ELEKTRONAS – pirmoji elementarioji dalelė pagal atradimo laiką; gamtoje mažiausios masės ir mažiausio elektros krūvio materialusis nešiklis; sudedamoji atomo dalis.

Elektrono krūvis yra 1,6021892. 10-19 C

4.803242. 10-10 vienetų SGSE

Elektrono masė yra 9,109534. 10-31 kg

Specifinis mokestis e/m e 1.7588047 . 10 11 Cl. kg -1

Elektronų sukinys yra 1/2 (h vienetais) ir turi dvi projekcijas ±1/2; elektronai paklūsta Fermi-Dirac statistikai, fermionai. Jiems taikomas Pauli išskyrimo principas.

Elektrono magnetinis momentas yra - 1,00116 m b, kur m b yra Boro magnetonas.

Elektronas yra stabili dalelė. Eksperimentiniais duomenimis, gyvavimo trukmė t e > 2 . 10 22 metai.

1. Atradimo fonas

Elektrono masės klausimas neišspręstas, neįrodyta, kad tiek ant laidininkų, tiek ant dielektrikų krūviai susideda iš elektronų. Sąvoka „elektronas“ neturėjo vienareikšmiško aiškinimo, nes eksperimentas dar neatskleidė atomo sandaros (Rutherfordo planetinis modelis pasirodė 1911 m., o Bohro teorija – 1913 m.).

2. Elektrono atradimas:

3. Elektronų atradimo metodai:

3.1 Thomson patirtis

Joseph John Thomson Joseph John Thomson, 1856–1940