Измерение заряда электрона. Фотоэффект

Измерение заряда электрона

В 1910 году, будучи профессором в Чикагском университете, Милликен опубликовал первые результаты своих экспериментов с заряженными капельками масла, в которых он измерил заряд электрона. Элементарный электрический заряд является одной из фундаментальных физических констант, и знание его точного значения очень важно. В своих экспериментах Милликен измерял силу, действующую на мельчайшие заряженные капельки масла, подвешенные между электродами при помощи электрического поля. При известном значении электрического поля можно определить заряд капли. Проведя повторные эксперименты с большим количеством капелек, Милликен показал, что результаты могут быть объяснены, если предположить, что заряд капли пропорционален целому числу элементарных зарядов, величиной −1,592⋅10⁻¹⁹ кулон. Несколько меньшее значение, чем принятое на сегодняшний день −1,60217653⋅10⁻¹⁹ кулон, объясняется тем, что Милликен использовал неточные значения динамического коэффициента вязкости воздуха

Фотоэффект

Когда Альберт Эйнштейн в 1905 году опубликовал свою плодотворную статью по корпускулярной теории света, Милликен был убеждён, что эта теория неверна, так как к этому времени существовало большое количество доказательств в пользу волновой природы света. Для проверки эйнштейновской теории он предпринял серию экспериментов, продолжавшихся десять лет, которая потребовала того, что он назвал «a machine shop in vacuo» («механическая мастерская в вакууме») для приготовления очень чистой поверхности фотоэлектрода. Его результаты в точности подтвердили предсказания Эйнштейна, но это не убедило Милликена в эйнштейновской радикальной интерпретации, и в 1916 году он написал: «Уравнение фотоэффекта Эйнштейна… по моему мнению, не может рассматриваться как имеющее хоть какое-то удовлетворительное теоретическое обоснование», — даже если «оно действительно очень точно описывает процесс» фотоэффекта. Тем не менее, в автобиографии 1950 года он высказался, что он «едва ли допускает какие-либо интерпретации, кроме первоначально предложенной Эйнштейном, а именно саму полукорпускулярную, или фотонную, теорию».

Так как работы Милликена отчасти лежат в основе современной физики частиц, ироничным кажется то, что он был весьма консервативен в своих убеждениях по поводу открытий в физике в XX веке, как в случае с фотонной теорией. В качестве ещё одного примера можно привести его учебник 1927 года издания, где недвусмысленно утверждалось существование эфира, а эйнштейновская теория относительности в уклончивой форме упоминалась лишь в примечании в конце главы под портретом Эйнштейна, которое завершало список достижений и гласило, что он стал «автором специальной теории относительности в 1905 году и общей теории относительности в 1914 году; обе теории явились большим достижением в объяснении явлений, не объяснимых никак иначе, и в предсказании новых явлений». Также признавалась заслуга Эйнштейна в измерении значения постоянной Планка из графиков фотоэлектронной эмиссии для различных металлов.

Нобелевская премия

Как свидетельствует биография Роберта Милликена, в 1923 году он получил Нобелевскую премию. Во время чтения лекции на вручении награды он сказал, что наука шагает на двух ногах, то есть - теории и эксперименте. Это утверждение было очень правильным, ведь говорил эти слова Милликен, опираясь на свой собственный научный опыт. Но открытия, описанные выше, это далеко не все, что Роберт сделал в своей жизни. За время, прожитое в Чикаго, ученый смог провести множество экспериментов и исследований. Как свидетельствует биография Роберта Милликена, в 1923 году он получил Нобелевскую премию. Во время чтения лекции на вручении награды он сказал, что наука шагает на двух ногах, то есть - теории и эксперименте. Это утверждение было очень правильным, ведь говорил эти слова Милликен, опираясь на свой собственный научный опыт. Но открытия, описанные выше, это далеко не все, что Роберт сделал в своей жизни. За время, прожитое в Чикаго, ученый смог провести множество экспериментов и исследований.

⇐ Предыдущая 12