![]() |
![]() |
|
![]() | ![]() |
Опыты Милликена и Иоффе по измерению заряда электрона. Дискретность электрического заряда. Дата: 1910–1913. Методы: количественное сравнение непосредственных наблюдений с теорией. Прямота эксперимента: непосредственное наблюдение + теоретический анализ. Искусственность изучаемых условий: искусственные условия, при которых применима используемая модель. Исследуемые фундаментальные принципы: дискретность электрического заряда.
В опыте Роберта Эндрюса Милликена (1858–1953) исследовались
микрокапли масла К (см. рис. справа), наэлектризованные трением о воздух,
а также захватом ионов воздуха, ионизированного ультрафиолетовым излучением.
Если поместить такую каплю в вертикальный сосуд с воздухом, то она начнет
падать, и скоро установится ее постоянная скорость падения где Это значение заряда связали впоследствии с зарядом электрона. На самом же деле считается, что капля просто захватывала в процессе своего движения положительно или отрицательно заряженные ионы. Если говорить об особенностях эксперимента Милликена, то можно сказать, что в нем использовался специально очищенный воздух, а камеру, по которой поднималась и опускалась капля, освещали светом электрической дуги. Это с одной стороны делало каплю видимой, а с другой стороны ионизировало воздух, что давало возможность капле захватывать его ионы. Кроме того, как показано на рисунке, распылитель находился над верхней пластиной, в которой, однако, находилось малое отверстие О, через которое лишь отдельные капли попадали в пространство между пластинами, в котором существовало электрическое поле. В опыте Милликена использовались капли размером порядка микрометра.
Особенность опыта Иоффе была в том, что пылинки, вбрасываемые в камеру-конденсатор, не были изначально нейтральными, однако можно было заметить, что под действием ультрафиолетового излучения они теряли отрицательный заряд, что говорило именно о таком знаке заряда электрона. Это не что иное как фотоэффект, открытый и исследованный Столетовым. В результате опытов Милликена и
Иоффе был установлен фундаментальный для физики факт — дискретность
электрического заряда — и найдена количественная характеристика
дискретности. Тем не менее, в современной теоретической физике существуют
объекты, обладающие дробным зарядом. Это кварки, заряды которых по абсолютной величине
составляют Величина элементарного электрического заряда тесно связана с безразмерной постоянной тонкой структуры, которая определяет силу электромагнитного взаимодействия и известна сегодня с поразительной точностью: Одно из теоретических объяснений дискретности заряда было предложено в начале XX века Калуцей и Кляйном на основе представления о высших размерностях пространства-времени. Тем не менее, дискретность электрического заряда остается на сегодняшний день принятой, но не объясненной. <<К предыдущему эксперименту | Электродинамика | К следующему эксперименту>> |
|