Составители:
Рубрика:
В своих опытах Милликен изменял заряд капли, поднося кусок радия к кон-
денсатору. При этом излучение радия ионизировало воздух в камере (рис. 2.1), в
результате чего капля могла захватить дополнительно положительный или отрица-
тельный заряд. Если до этого капля была заряжена отрицательно, то понятно, что
с большей вероятностью она присоединит к себе положительные ионы. С другой
стороны, не исключено присоединение отрицательных ионов. В том и другом слу-
чаях изменится заряд капли и - скачкообразно - скорость ее движения v
0
E
. Величина
q
0
измененного заряда капли в соответствии с (2.5) определяется соотношением:
q
0
=
(v
0
E
+ v
g
)k
E
(2.7)
Из (2.5) и (2.7) определяется величина присоединенного каплей заряда:
∆q = q − q
0
=
k(v
0
E
− v
E
)
E
= k
∆v
E
E
(2.8)
Сравнивая величины заряда одной и той же капли, можно убедиться, что ве-
личина изменения заряда и сам заряд капли являются кратными одной и той же
величине e - элементарному заряду. В своих многочисленных опытах Милликен
получал различные значения зарядов q и q
0
, но всегда они представляли кратное
величины e
∼
=
1.710
−19
Кл, то есть q = ne,гдеn- целое число. Отсюда Мил-
ликен заключил, что величина e представляет наименьшее возможное в природе
количество электричества, то есть "порцию или атом электричества.
Современное значение "атома"электричества e =1.602 10
−19
Кл. Эта величина и
есть элементарный электрический заряд, носителями которого являются электрон,
имеющий отрицательный заряд −e и протон, имеющий заряд e.
Замечание: субъядерные частицы, получившие название "кварки имеют заряды,
по модулю равные
2
3
e и
1
3
e. Так что квантом электрического заряда следует считать
1
3
e. Но в атомных и молекулярных процессах все заряды кратны e.
Наблюдение за движением одной и той же капли, т.е. за её перемещением вниз
(в отсутствие электрического поля) и вверх (при наличии электрического поля) в
каждом опыте Милликен повторял многократно, своевременно включая и выклю-
чая электрическое поле. Точность измерения заряда капли существенно зависит
от точности измерения скорости её движения.
В компьютерном эксперименте имитируются все те действия, которые произ-
водил Милликен в своих классических опытах. На выбор подходящего значения
электрического поля и проведение измерений скорости капли у вас будет примерно
столько же времени, сколько было у Милликена. Это поможет вам почувствовать
атмосферу великого физического эксперимента и лучше запомнить его основные
особенности. Проведя обработку ваших "экспериментальных"результатов по фор-
мулам (2.5) и (2.8), вы получите дискретный ряд значений q и ∆q и "определи-
те"заряд электрона.
Нельзя, однако, думать, что с помощью компьютерного эксперимента вы дей-
ствительно измерили (или, еще пуще, вычислили) заряд электрона. Значение
e =1.602 10
−19
Кл заложено в программу, по которой работает компьютер, и вы
лишь воспроизводите это число, проведя необходимые измерения с изображением
24
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- …
- следующая ›
- последняя »
