Encyclopædia Britannica, Inc.Sehen Sie alle videos für diesen Artikel
Millikan oil-drop experiment, die erste direkte und überzeugende Messung der elektrischen Ladung eines Elektrons., Es wurde ursprünglich 1909 vom amerikanischen Physiker Robert A. Millikan durchgeführt, der eine einfache Methode zur Messung der winzigen elektrischen Ladung entwickelte, die auf vielen der Tröpfchen in einem Ölnebel vorhanden ist. Die Kraft auf eine elektrische Ladung in einem elektrischen Feld ist gleich dem Produkt der Ladung und des elektrischen Feldes. Millikan war in der Lage, sowohl die Menge an elektrischer Kraft als auch die Größe des elektrischen Feldes an der winzigen Ladung eines isolierten Öltropfens zu messen und aus den Daten die Größe der Ladung selbst zu bestimmen.,
Encyclopædia Britannica, Inc.,
Das ursprüngliche Experiment von Millikan oder eine modifizierte Version wie die folgende wird als Öltropfen-Experiment bezeichnet. Eine geschlossene Kammer mit transparenten Seiten ist mit zwei parallelen Metallplatten ausgestattet, die bei Anlegen eines elektrischen Stroms eine positive oder negative Ladung erhalten. Zu Beginn des Experiments sprüht ein Zerstäuber einen feinen Nebel von Öltröpfchen in den oberen Teil der Kammer. Unter dem Einfluss der Schwerkraft und des Luftwiderstands fallen einige der Öltröpfchen durch ein kleines Loch in der oberen Metallplatte., Wenn der Raum zwischen den Metallplatten durch Strahlung ionisiert wird (z. B. Röntgenstrahlen), befestigen sich Elektronen aus der Luft an den fallenden Öltröpfchen, wodurch sie eine negative Ladung erhalten. Eine Lichtquelle, die im rechten Winkel zu einem Betrachtungsmikroskop eingestellt ist, beleuchtet die Öltröpfchen und lässt sie beim Fallen als helle Sterne erscheinen. Die Masse eines einzelnen geladenen Tröpfchens kann berechnet werden, indem beobachtet wird, wie schnell es fällt., Durch Einstellen der Potentialdifferenz oder Spannung zwischen den Metallplatten kann die Geschwindigkeit der Bewegung des Tröpfchens erhöht oder verringert werden; Wenn die Menge der elektrischen Kraft nach oben der bekannten Gravitationskraft nach unten entspricht, bleibt das geladene Tröpfchen stationär. Die Menge an Spannung, die zum Aufhängen eines Tröpfchens benötigt wird, wird zusammen mit seiner Masse verwendet, um die elektrische Gesamtladung des Tröpfchens zu bestimmen., Durch wiederholte Anwendung dieses Verfahrens sind die Werte der elektrischen Ladung auf einzelne Öltropfen immer ein Vielfaches eines niedrigsten Wertes mit Ganzzahl—dieser Wert ist die elementare elektrische Ladung selbst (etwa 1.602 × 10-19 Coulomb). Seit der Zeit von Millikans ursprünglichem Experiment bot diese Methode einen überzeugenden Beweis dafür, dass elektrische Ladung in grundlegenden natürlichen Einheiten vorhanden ist. Alle nachfolgenden unterschiedlichen Methoden zur Messung der Grundeinheit der elektrischen Ladung zeigen auf den gleichen Grundwert.