Капля масла в опыте Милликена
Модель является прощенной версией эксперимента, проведенного Робертом Милликеном в начале 1900-х годов. Надеясь узнать больше о величине заряда, Милликен распылял слегка ионизированные масляные капли в электрическом поле и наблюдал за их движением.
При отсутствии поля (напряжение равно нулю) капля будет падать под действием силы тяжести. При падении она достигнет предельной скорости. Эта конечная скорость может использоваться для определения массы капли. Что определить массу частицы используют уравнение: m = kv2, где для приведенной модели значение k составляет 4,086⋅10-17 кг⋅с2/м2. После нахождения конечной скорости и расчета массы увеличивают напряжение между пластинами, что приводит к появлению электрического поля, направленного вверх. Данное поле создает силу qE, действующую на каплю и направленную вертикально вверх. Если данная сила электрического поля численно равна числовому значению направленной вниз силы тяжести и сила сопротивления равна нулю, то ускорение у частицы отсутствует. Чтобы быть уверенным, что отсутствие ускорения не связано с силами сопротивления, частица должна покоится, то есть её скорость также должна быть равна нулю. Подберите такое напряжение (используйте клавиши со стрелками влево / вправо), при котором ускорение и скорость не станут равными нулю. Скорость может не оставаться в точности равной нулю, но подберите такое напряжение, при котором скорость изменяется наиболее медленно.
Используйте описанные выше методы, чтобы окончательно определить заряд на десяти (или более) различных каплях масла. Для расчета напряженности поля используйте формулу U = Ed, где d - рассеяние между пластинами. Когда скорость капли равна нулю выполняется равенство qE = mg, используемое для определения заряда q капли. В расчетах g принять с точностью двух значащих цифр, то есть 9,8 м/с2. Представьте данные всех своих экспериментов в табличном виде.
Когда вы заполните таблицу, рассмотрите различные значения q. Есть ли в них какая-то закономерность или они кажутся случайными? Можете ли вы сделать какие-либо выводы из измерений q?