تجربة ميليكان أو ما يطلق عليها تجربة قطرة الزيت التي تهدف لقياس الشحنة الأولية أى مقدار شحنة الالكترون، أقامها العالم روبرت ميليكان فى سنة 1909 م، وتمكن العالم من تصميم جهاز لقياس شحنة الالكترون المنفرد، فقد صمم بخاخ يقوم بضخ قطرات الزيت داخل الغرفة وبهذه الطريقة تتمكن جزيئات الزيت من العبور عبر فتحة صغيرة تفصل الغرفة العلوية عن السفلية وترك العالم بعض القطرات تنزل الى الغرفة السفلية لتتحرك نحو الاسفل بتأثير الاذبية ولكنها توقفت بعد مدة قصيرة نظرا لانها وصلت الى السرعة الحدية وهذا اجبرها على التوقف وتمكن ميليكان حساب كتلة كل قطرة زيت.
كيف تم حساب كتلة قطرة الزيت
- قام بحساب قوة الطفو او العمو التى واجهتها القطرة اثناء مقاومتها للهواء من خلال قانون ستوك.
- تمكن من حساب السرعة الحدية وحساب كتلة كل قطرة زيت من خلال صيغة معادلات عالية المستوى.
- يعد ما تمكن العالم من قياس كتلة قطرات الزيت فى الغرفة السفلية قام بعد ذلك بشحنها من خلال تعريضها لاشعة اكس.
- تعرضت جزيئات الهواء للتأين وفقدت الكترونات وهذا شجع زيئات قطرات الزيت على اخذ الكترونات اضافية واصبحت سالبة الشحنة.
- قام العالم العظيم بتوصل لوحى الجهاز العلوى والسفلى ببطارية وتولد فرق جهد بين اللوحين.
- تأثرت قطرات الزيت المشحونة والمعلقة فى الغرفة السفية بالمجال الكهربي المتولد بين اللوحين.
- بعد ما شحنت قطرات الزيت بشحنة سالبة فانها سوف تسير بعكس اتجاه المجال الكهربي المتولد.
- قام العالم بتوصيل اللوح العلوى بطرف البطارية الموجب والسفلى بالطرف السالب حتى يتولد مجال يجبر الالكترون السالب على الحركة لاعلي.
- تسقط قطرة الزيت بسرعه بتأثير الجاذبية الارضية ولكنها توقفت من السقوط نتيجة لان مقاومة الهواء تزداد بزيادة السرعه وتصل الى السرعه الحدية.
- عرض ميليكان الغرفة لاشعه اكس لان جزيئات الزيت متعادلة.
- عملة الاشعة على تأين الهواء وفقد بعض الكتروناته وحفز الجزيئات المتعادلة على اكتساب تلك الالكترونات فاصبحت سالبة.
- عندما شحنت الغرفة تولد فرق جهد وأثر المجال الكهربائي على قطرات الزيت واتجه المجال من اعلى الى اسفل اما قطرات الزيت فتحركت من اسفل الى اعلى لانها تحمل شحنات سالبة.
- نشأ قوتين متضادتين وهى فوة المجال الكهربائي وقوة الجاذبية.
- ستتحرك قطرة الزيت نحو الاعلى حتى تتساوى قوة المجال الكهربائي وقوة الجاذبية وهنا ستظل قطرة الزيت معلقة.
- سيتم حساب قوة الجاذبية الارضية من حاصر ضرب الكتلة فى تسارع الجاذبية الارضية وسنتمكن من قياس المجال الكهربائي من حاصل ضرب مقدار الشحنة فى المجال الكهربائى.
- لاحظ العالم بعد دراسة البيانات ان قطرات الزيت كانت تحمل دائما مضاعفات العدد -1.6×10-19 كولوم وتمكن من حساب شحنة الالكترون من خلال مقدار الشحنة = ن× شحنة الإليكترون والتى تمثل عدد صحيح.
المراجع
arabhistoryso.com
التصانيف
تجارب علمية تجارب فيزيائية العلوم التطبيقية العلوم البحتة