Jak grać w Kroplę Millikana
- Wybierz test i odczytaj z karty masę kropli, napięcie lub elektrony oraz odległość.
- Dla wiszącej kropli użyj q·V ÷ d = m·g, a także q = n·e i e = 1,602 × 10⁻¹⁹ C.
- Wpisz przewidywanie i naciśnij Start. Napięcie rośnie przez 2 s, a potem jest stałe.
- Sprawdź, czy kropla wisi. Twoja pomarańczowa kropla albo pomarańczowe szczeble drabiny ładunków pokazują, co przewiduje twoja odpowiedź.
Ładunek występuje w elektronach
W 1909 roku Robert Millikan i Harvey Fletcher rozpylali malutkie krople oleju między dwiema metalowymi płytkami i obserwowali je pod mikroskopem. Niektóre krople łapały kilka nadmiarowych elektronów. Przy napięciu V między płytkami odległymi o d powstaje pole elektryczne E = V ÷ d, które działa na ładunek siłą q·E. Regulując napięcie, aż kropla zawisła, zrównywali siłę elektryczną z ciężarem, q·V ÷ d = m·g, i tak wyznaczali ładunek. Kropla po kropli ładunki były zawsze całkowitymi wielokrotnościami tej samej malutkiej wartości, e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C, ładunku jednego elektronu. Nic nigdy nie miało jego połowy. Dlatego mówi się, że ładunek jest skwantowany: występuje w krokach po e, tak jak pieniądze w całych groszach.
Model skupiony na nauce
Kropla to kula oleju (886 kg/m³) w nieruchomym powietrzu. Opór powietrza utrzymuje ją w każdej chwili przy prędkości granicznej, v = (F_E − W) ÷ (6π·η·r), więc nigdy nie przyspiesza. Pole między płytkami jest jednorodne. Napięcie rośnie równomiernie przez 2 s, a potem jest stałe przez 2 s, więc kropla trochę opada, zanim pole osiągnie pełną wartość. Kropla, która dotrze do płytki, przywiera do niej. Krople narysowano w powiększeniu, a widok pod mikroskopem jest powiększony, z siatką 0,1 mm. Odpowiedzi mieszczące się w 2% są poprawne.