تجربه قطره الزيت لمليكتن تهدف الي قياس
التجربة ببساطة ( انه قام بعمل اتزان بين قوى الجاذبية و القوى الكهربية المؤثرة على قطرة زيت مشحونة باستخدام اشعه X
في سنة 1909 توصل “روبرت ميليكان”، أستاذ بجامعة شيكاغو، وبمساعدة من الأستاذ “هارفي فليتشر” إلى القيمة التقريبية للشحنة الإبتدائية للإلكترون: 1.5924×10-19 كولوم، بفارق واحد بالمئة عن القيمة المقبولة حاليا والمساوية ل 1.60217×10- 19 كولوم حيث افترضوا أنها شحنة الإلكترون الواحد. قام “روبرت ميليكان” بنشر أبحاثه سنة 1913 ثم حصل على جائزة نوبل سنة 1923.
تسمى الطريقة التي اعتمدها ميليكان ب” تجربة قطرة الزيت” أو تجربة ميليكان. وقد قام بحساب الشحنة الإبتدائية بتطبيق فرق جهد عال بين صفيحتين معدنيتين أفقيتين ومتوازيتين محاطتين بأسطوانة تحتوي على فتحة يرش منها الزيت، وتوجد مباشرة فوق الصفيحتين، وفتحتين أخريين، تستخدم واحدة للرؤية باستعمال المجهر. والأخرى تمرر منها الأشعة السينية.
عند تطبيق توثر عال بين الصفيحتين ينشأ بينهما حقل كهربائي منتظم، بعد ذلك نقوم برش الزيت فوق الصفيحة التي توجد في الأعلى بواسطة مرش حيث تتفرق قطرات الزيت ثم تسقط في الفوهة التي توجد وسط هذه الصفيحة، بعد ذلك تتأين قطرات الزيت أثناء إحتكاكها بالأشعة السينية عندما تصبح بين الصفيحتين وتكون خاضعة آنذاك للقوى التالية ( قوة شدة مجال الثقالة، قوة الإحتكاك المائع، القوة الكهرساكنة). ويممكننا التحكم في سرعتها بتغيير قيمة التوثر المطبق بين الصفيحتين وبذلك يمكننا الإبقاء على قطرات الزيت في حالة توازن (سرعتها منعدمة) ويتم مراقبة هذه العملية عبر المجهر. وبتطبيق القانون الثاني لنيوتن (العلاقة الأساسية للديناميك) نحصل على شحنة قطرة الزيت. أما بالنسبة للكتلة فيتم حسابها بمعرفة كثافة الزيت المستعمل. وفي كل مرة تعاد فيها التجربة باستعمال زيت بكثافة مختلفة نجد أن الشحنة تساوي دائما جداء عدد صحيح طبيعي وثابثة مقدارها 1.5924×10 -19– وهي تساوي تقريبا الشحنة الإبتدائية.
شرح آخر
تجربة قطرة الزيت أو تجربة ميليكان هي من أشهر الطرق لقياس الشحنة الأولية e (وهي شحنة الإلكترون). قام بها روبرت ميليكان وهارفي فليتشر سنة 1909 م، وذلك بتحريك قطرة صغيرة من الزيت في مجال كهربائي بمعدل يوازن قوى الجاذبية، واللزوجة (عند مروره خلال الهواء)، والقوة الكهربائية. يمكن حساب تلك القوى خلال الجاذبية واللزوجة حسب كمية وسرعة قطرة الزيت، فمنها يمكن استنباط القوة الكهربائية. بما أن القوة الكهربائية هي نتاج الشحنة الكهربائية ومجال كهربي معطى، فيمكن حساب الشحنة الكهربائية لقطرة الزيت بدقة تامة. نجد عند قياس الشحنة لقطرات زيت مختلفة، أن الشحنات كلها هي مضاعفات صحيحة لشحنة صغيرة مفردة تسمى الشحنة الأولية e.
مبدأ التجربة هو موازنة قوى الثقالة نحو الأسفل مع قوى الطفو والقوى الكهربائية نحو الأعلى المؤثرة على قطرة دقيقة من الزيت متوازنة بين قطبين معدنيين. وبما أن كثافة الزيت معروفة، فيمكن حساب كتل القطرات و قوى الثقالة والطفو بمعرفة نصف قطر القطرات. استطاع ميليكان وفليتشر بعد تحديد الحقل الكهربائي أن يحددا الشحنة الكهربائية في قطرات الزيت باستخدام التوازن الميكيانيكي. وقد استطاعوا بعد تكرار التجربة على عدة قطرات أن يؤكدوا أن الشحنات كانت مضاعفات بعض القيم الأساسية، وحسبوها مساوية 1.5924×10 -19 كولوم بفارق واحد بالمئة عن القيمة المقبولة حاليا والمساوية لـ 1.602176487×10 -19 كولوم، حيث افترضوا أنها شحنة الإلكترون الواحد.
ويحتوي جهاز ملِّيكان (مِقطرة الزيت الكهربائية) على زوج من الصفائح المعدنية الأفقية المتوازية. عند تطبيق فرق جهد على الصفائح، ينشئ بينهما حقلًا كهربائيًّا في الفراغ. وقد استخدمت اسطوانة من مادة عازلة لفصل الصفائح عن بعضها البعض، ثم فتحت أربع فتحات في جدار الاسطوانة ثلاث منها للإضاءة بضوء ساطع والفتحة الآخرى تستخدم للرؤية باستخدام المجهر.
تنفث غمامة ذات قطرات زيتية دقيقة في الحجرة فوق الصفائح. وهذا الزيت يستخدم عادةً في أجهزة التفريغ لتمتعه بضغط بخار منخفض جدًّا. الزيت العادي يتبخر نتيحة الحرارة الصادرة عن المنبع الضوئي فتتغير كتلة قطرة الزيت أثناء التجربة. تُشحن بعض القطرات كهربائيًّا نتيجة الاحتكاك مع فوهة النفث أثناء النفث. كما يمكن أن تشحن القطرات بإضافة منبع إشعاع أيوني إلى الجهاز (مثل أنبوب الأشعة السينية). تدخل القطرات في الفراغ بين الصفيحتين فتخضع القطرات المشحونة إلى تأثير الحقل الكهربائي، فيمكننا أن نوازن ميكانيكيًّا القوى المؤثرة أو نجعلها تهبط أو ترتفع وذلك بتغيير الجهد بين الصفائح.
تجربه قطره الزيت لمليكتن تهدف الي قياس
