„Olajcseppkísérlet” változatai közötti eltérés

[[Robert Andrews Millikan|Robert Millikan]] [[1909]]-es '''olajcseppkísérlet'''ének célja az [[elektron]] [[elektromos töltés]]ének pontos mérése volt. Millikan a kísérletet a következőképpen végezte el: egyensúlyi helyzetben tartotta a töltött olajcseppecskéket – azaz kiegyensúlyozta a rá ható [[gravitáció]]s és elektromos erőt. Ismerve az [[elektromos mező]]t, a cseppecskén lévő töltés meghatározható. A kísérletet sok cseppecskével megismételve, az eredmények mindig egy érték többszöröseit adták. Ez az érték egyetlen [[elemi töltés|elektron töltése]], azaz 1,602{{e|-19}} [[coulomb]]. (A coulomb az [[elektromos töltés]] [[SI]] [[mértékegység]]e).

 

 

[[1923]]-ban Millikan – többek között ezen kísérlet elismeréseképpen – megkapta a [[fizikai Nobel-díj]]at. Azóta ezt a kísérletet fizikus hallgatók ezrei ismételték meg, bár a kísérlet megfelelően pontos elvégzése igen nehéz és költséges feladat.

A fenti kép Millikan felszerelésének egy egyszerűsített, sematikus változatát ábrázolja. Két vízszintes helyzetben lévő, egymással szemben elhelyezkedő fémlemez között a magas [[potenciálkülönbség]] következtében egy állandó [[elektromos mező]] jön létre. A kísérlet során egy töltéssel rendelkező, a lemezek között elmozdulni képes olajcseppet juttatnak ezen fémlemezek közé. A (lemezek közti) feszültség változtatásával az olajcsepp felfelé, vagy lefelé mozgatható, illetve egy helyben képes állni. A fémlemezeket egy szigetelőanyagból készült gyűrű tartja össze (,amely az ábrán nem látható és) melyen két lyuk található. Az egyik lyukon egy erős fényforrás világít át, melyet arra a területre fókuszálnak, ahol az olajcseppek a két lemez között mozognak. A másik lyuknál egy [[mikroszkóp]]ot helyeznek el. Az olajcseppek visszaverik a fényt és fényes pontként látszanak a sötét térben. A mikroszkóp lencséjén egy fokokra osztott skála található, melynek segítségével megmérhető a cseppecske sebessége, mégpedig úgy, ha ismerjük azt az időt, amely alatt a cseppecske az egyik beosztástól a másikig vándorol.

 

 

===A folyamat===

A folyamat kezdetén – mivel ekkor még nem aktiváljuk az elektromos mezőt – az olajcseppek szabadon esnek a lemezek között. A cseppek rövid idő alatt elérik a végsebességüket a kamrában lévő levegőrészecskékkel való ütközés következtében létrejövő [[súrlódás]] miatt. Ekkor aktiváljuk az elektromos mezőt, és ha az megfelelően nagy, néhány részecske (a töltéssel rendelkezők) emelkedni kezdenek (mivel a rájuk ható ''F_E'' elektromos mező által az olajcseppre kifejtett, "felfelé" ható erő nagyobb lesz, mint a "lefelé" ható ''G'' nehézségi erő). Egy megfelelőnek tűnő olajcsepp kiválasztása és a mikroszkóp látómezejének közepére mozgatása után a feszültség kikapcsolgatásával elérjük, hogy a kiválasztott cseppen kívül minden más csepp leessen. A kísérlet további részében tehát már csak ezzel az egy cseppel dolgozunk.

 

 

::<math>F_K = 6\pi r \eta v_1 \ </math>

 

::<math>F_G = \frac{4}{3} \pi r^3 g(\rho - \rho_\mathrm {levego}) \,</math>

::<math>F_E = F_G + F_K \ </math>

 

 

::<math>q = \frac{6\pi r \eta}{E} (v_1 + v_2)</math>