प्राथमिक शुल्काचे भौतिकशास्त्र मोजमाप मध्ये प्रयोगशाळा कार्य. "इलेक्ट्रॉनचा चार्ज निश्चित करणे

प्रयोगशाळा कार्य क्रमांक 7 "इलेक्ट्रॉनचा चार्ज निश्चित करणे"

उद्दिष्ट:इलेक्ट्रॉनचा चार्ज प्रायोगिकपणे ठरवायला शिका.

मापन सेटअपची योजना आकृतीमध्ये दर्शविली आहे.

प्रयोगासाठी, आपण तांबे सल्फेटचे जलीय द्रावण वापरू शकता ( CuSO4), आणि इलेक्ट्रोड म्हणून तांबे प्लेट्स. इलेक्ट्रॉनचा चार्ज सूत्राद्वारे निर्धारित केला जाऊ शकतो:

इलेक्ट्रोलिसिससाठी फॅराडेच्या नियमातून व्युत्पन्न. येथे मी- इलेक्ट्रोडवर सोडलेल्या पदार्थाचे वस्तुमान, एमपदार्थाचे मोलर वस्तुमान आहे, n- या पदार्थाची व्हॅलेन्स, एन ए Avogadro स्थिरांक आहे, आयइलेक्ट्रोलाइट द्रावणातून वाहणारा विद्युत् प्रवाह आहे, ट- वर्तमान प्रवाह वेळ.

कॅथोडवर सोडलेल्या तांब्याचे वस्तुमान प्रयोगापूर्वी आणि नंतर कॅथोडचे वजन करून निर्धारित केले जाते. म्हणून m=m2+m1, आणि इलेक्ट्रॉनचा चार्ज निर्धारित करण्यासाठीचे सूत्र फॉर्म घेईल:

वर्तमान सामर्थ्य मोजण्यासाठी, शाळेचा अँमीटर वापरला जातो, वेळ तासांमध्ये मोजला जातो. वर्तमान शक्तीचे नियमन करण्यासाठी सर्किटमध्ये रियोस्टॅट आवश्यक आहे.

अंमलबजावणीचे उदाहरण

टेबल भरण्यासाठी आम्ही खालील सूत्रे वापरतो:

1) Δ आणि m - परिपूर्ण त्रुटी

Δ आणि m = 0.00001 kg

Δ 0 मी - परिपूर्ण वाचन त्रुटी

रशियन फेडरेशनचे शिक्षण मंत्रालय

अमूर स्टेट पेडॅगॉजिकल युनिव्हर्सिटी

प्राथमिक विद्युत शुल्क निश्चित करण्यासाठी पद्धती

विद्यार्थ्याने 151g पूर्ण केले.

व्हेंझेलेव्ह ए.ए.

तपासले: चेरानेवा टी.जी.

परिचय.

1. इलेक्ट्रॉनच्या शोधाचा प्रागैतिहासिक इतिहास

2. इलेक्ट्रॉनच्या शोधाचा इतिहास

3. इलेक्ट्रॉन शोधण्यासाठी प्रयोग आणि पद्धती

3.1 थॉमसन अनुभव

3.2 रदरफोर्डचा अनुभव

३.३. मिलिकन पद्धत

३.३.१. लहान चरित्र

३.३.२. स्थापना वर्णन

३.३.३. प्राथमिक शुल्काची गणना

३.३.४. पद्धतीवरून निष्कर्ष

३.४. कॉम्प्टन इमेजिंग पद्धत

निष्कर्ष.

परिचय:

इलेक्ट्रॉन - शोध वेळेच्या दृष्टीने पहिला प्राथमिक कण; सर्वात लहान वस्तुमानाचा भौतिक वाहक आणि निसर्गातील सर्वात लहान विद्युत शुल्क; अणूचा घटक भाग.

इलेक्ट्रॉनचा चार्ज 1.6021892 आहे. १० -१९ से

४.८०३२४२. 10 -10 युनिट्स SGSE

इलेक्ट्रॉन वस्तुमान 9.109534 आहे. 10 -31 किलो

विशिष्ट शुल्क e/m e 1.7588047. 10 11 क्ल. किलो -1

इलेक्ट्रॉन स्पिन 1/2 (h च्या युनिट्समध्ये) आहे आणि त्याचे दोन प्रक्षेपण ±1/2 आहेत; इलेक्ट्रॉन फर्मी-डिरॅक आकडेवारीचे पालन करतात, फर्मियन्स. ते पाउली बहिष्कार तत्त्वाच्या अधीन आहेत.

इलेक्ट्रॉनचा चुंबकीय क्षण आहे - 1.00116 m b, जेथे m b हा बोहर मॅग्नेटॉन आहे.

इलेक्ट्रॉन हा एक स्थिर कण आहे. प्रायोगिक डेटानुसार, जीवनकाल t e > 2 आहे. 10 22 वर्षांचे.

मजबूत परस्परसंवादात गुंतलेले नाही, लेप्टन. आधुनिक भौतिकशास्त्र इलेक्ट्रॉनला खरोखरच प्राथमिक कण मानते ज्याची रचना आणि परिमाण नाही. नंतरचे आणि शून्य असल्यास, इलेक्ट्रॉन त्रिज्या r e< 10 -18 м

1. शोधाची पार्श्वभूमी

इलेक्ट्रॉनचा शोध हा असंख्य प्रयोगांचा परिणाम होता. XX शतकाच्या सुरूवातीस. इलेक्ट्रॉनचे अस्तित्व अनेक स्वतंत्र प्रयोगांमध्ये स्थापित केले गेले आहे. परंतु, संपूर्ण राष्ट्रीय शाळांद्वारे जमा केलेली प्रचंड प्रायोगिक सामग्री असूनही, इलेक्ट्रॉन एक काल्पनिक कण राहिला, कारण अनुभवाने अद्याप अनेक मूलभूत प्रश्नांची उत्तरे दिली नाहीत. खरं तर, इलेक्ट्रॉनचा "शोध" अर्ध्या शतकापेक्षा जास्त काळ खेचला आणि 1897 मध्ये संपला नाही; अनेक शास्त्रज्ञ आणि शोधकांनी त्यात भाग घेतला.

सर्व प्रथम, असा एकही प्रयोग नव्हता ज्यामध्ये वैयक्तिक इलेक्ट्रॉन भाग घेतील. प्राथमिक शुल्काची गणना सूक्ष्म शुल्काच्या मोजमापांच्या आधारे केली गेली आहे या गृहीतकेनुसार अनेक गृहीतके बरोबर आहेत.

अनिश्चितता मूलभूतपणे महत्त्वाच्या टप्प्यावर होती. प्रथम, इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोलिसिसच्या नियमांच्या अणुवादी स्पष्टीकरणाच्या परिणामी दिसू लागले, नंतर ते गॅस डिस्चार्जमध्ये सापडले. भौतिकशास्त्र खरोखरच त्याच वस्तूशी संबंधित आहे की नाही हे स्पष्ट नव्हते. संशयवादी निसर्गवाद्यांच्या मोठ्या गटाचा असा विश्वास होता की प्राथमिक शुल्क हे सर्वात विविध आकाराच्या शुल्कांची सांख्यिकीय सरासरी असते. शिवाय, इलेक्ट्रॉनचा चार्ज मोजण्याच्या कोणत्याही प्रयोगाने काटेकोरपणे पुनरावृत्ती केलेली मूल्ये दिली नाहीत.
असे संशयवादी होते ज्यांनी सामान्यतः इलेक्ट्रॉनच्या शोधाकडे दुर्लक्ष केले. शिक्षणतज्ज्ञ ए.एफ. Ioffe त्याच्या शिक्षकांबद्दलच्या आठवणींमध्ये व्ही.के. रोएंटजीनने लिहिले: “1906-1907 पर्यंत. म्युनिक विद्यापीठाच्या भौतिकशास्त्र संस्थेत इलेक्ट्रॉन हा शब्द बोलता येणार नव्हता. रोएंटजेनने याला एक अप्रमाणित गृहितक मानले, जे सहसा पुरेशा कारणाशिवाय आणि गरजेशिवाय लागू केले जाते.

इलेक्ट्रॉनच्या वस्तुमानाचा प्रश्न सोडवला गेला नाही, हे सिद्ध झाले नाही की कंडक्टर आणि डायलेक्ट्रिक्सवर चार्जेसमध्ये इलेक्ट्रॉन असतात. "इलेक्ट्रॉन" च्या संकल्पनेचा अस्पष्ट अर्थ नव्हता, कारण प्रयोगाने अद्याप अणूची रचना उघड केली नव्हती (रदरफोर्डचे ग्रहांचे मॉडेल 1911 मध्ये दिसून आले आणि बोहरचा सिद्धांत - 1913 मध्ये).

इलेक्ट्रॉनने अद्याप सैद्धांतिक बांधकामांमध्ये प्रवेश केलेला नाही. लॉरेन्ट्झच्या इलेक्ट्रॉन सिद्धांतामध्ये सतत वितरित चार्ज घनता दर्शविली गेली. ड्रुडने विकसित केलेल्या धातूच्या चालकतेच्या सिद्धांतामध्ये, ते स्वतंत्र शुल्कांबद्दल होते, परंतु हे अनियंत्रित शुल्क होते, ज्याच्या मूल्यावर कोणतेही निर्बंध लादलेले नाहीत.

इलेक्ट्रॉनने अजून "शुद्ध" विज्ञानाची चौकट सोडलेली नाही. लक्षात ठेवा की पहिली इलेक्ट्रॉन ट्यूब फक्त 1907 मध्ये दिसली. विश्वासापासून खात्रीकडे जाण्यासाठी, सर्वप्रथम इलेक्ट्रॉन वेगळे करणे, प्राथमिक चार्ज थेट आणि अचूकपणे मोजण्यासाठी पद्धत शोधणे आवश्यक होते.

या समस्येवर तोडगा निघायला फार काळ नव्हता. 1752 मध्ये, इलेक्ट्रिक चार्जच्या स्वतंत्रतेची कल्पना प्रथम बी. फ्रँकलिन यांनी व्यक्त केली. प्रायोगिकरित्या, एम. फॅराडे यांनी 1834 मध्ये शोधलेल्या इलेक्ट्रोलिसिसच्या नियमांद्वारे शुल्कांची स्वतंत्रता सिद्ध केली गेली. प्राथमिक शुल्काचे संख्यात्मक मूल्य (निसर्गात आढळणारे सर्वात लहान विद्युत शुल्क) सैद्धांतिकरित्या इलेक्ट्रोलिसिसच्या नियमांच्या आधारावर मोजले गेले. एव्होगाड्रो क्रमांक. आर. मिलिकन यांनी 1908 - 1916 मध्ये केलेल्या शास्त्रीय प्रयोगांमध्ये प्राथमिक शुल्काचे प्रत्यक्ष प्रायोगिक मापन केले. या प्रयोगांनी विजेच्या अणुवादाचा अकाट्य पुरावाही दिला. इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांताच्या मूलभूत संकल्पनांनुसार, शरीराचा चार्ज त्यात असलेल्या इलेक्ट्रॉनच्या संख्येत बदल झाल्यामुळे उद्भवतो (किंवा सकारात्मक आयन, ज्याचा चार्ज इलेक्ट्रॉनच्या चार्जच्या गुणाकार असतो). म्हणून, कोणत्याही शरीराचा चार्ज अचानक बदलला पाहिजे आणि अशा भागांमध्ये ज्यामध्ये इलेक्ट्रॉन शुल्काची पूर्णांक संख्या असते. इलेक्ट्रिक चार्जमधील बदलाचे वेगळे स्वरूप अनुभवाने स्थापित केल्यावर, आर. मिलिकेन इलेक्ट्रॉनच्या अस्तित्वाची पुष्टी करण्यास आणि ऑइल ड्रॉप पद्धतीचा वापर करून एका इलेक्ट्रॉनचा चार्ज (प्राथमिक चार्ज) निर्धारित करण्यास सक्षम होते. ही पद्धत ज्ञात शक्ती E च्या एकसमान विद्युत क्षेत्रामध्ये चार्ज केलेल्या तेलाच्या थेंबांच्या हालचालीच्या अभ्यासावर आधारित आहे.

2. इलेक्ट्रॉनचा शोध:

पहिल्या प्राथमिक कण - इलेक्ट्रॉनचा शोध लागण्यापूर्वी काय घडले याकडे आपण दुर्लक्ष केले आणि या उल्लेखनीय घटनेसोबत काय घडले, याकडे आपण थोडक्यात असे म्हणू शकतो: 1897 मध्ये, प्रसिद्ध इंग्रजी भौतिकशास्त्रज्ञ थॉमसन जोसेफ जॉन (1856-1940) यांनी विशिष्ट चार्ज q/m मोजला. कॅथोड-रे कण - इलेक्ट्रिक आणि चुंबकीय क्षेत्रांमध्ये कॅथोड किरणांच्या विक्षेपणानुसार, "कॉर्पस्कल्स", ज्याला त्याने म्हटले आहे.

त्या वेळी ज्ञात असलेल्या मोनोव्हॅलेंट हायड्रोजन आयनच्या विशिष्ट चार्जशी प्राप्त केलेल्या संख्येची तुलना करून, अप्रत्यक्ष तर्काने, तो या निष्कर्षापर्यंत पोहोचला की या कणांचे वस्तुमान, ज्याला नंतर "इलेक्ट्रॉन" म्हटले जाते, ते खूपच कमी आहे. हजार पट) सर्वात हलक्या हायड्रोजन आयनच्या वस्तुमानापेक्षा.

त्याच वर्षी, 1897 मध्ये, त्यांनी असे गृहीतक मांडले की इलेक्ट्रॉन हे अणूंचे अविभाज्य भाग आहेत आणि कॅथोड किरण हे अणू किंवा इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन नाहीत, जसे किरणांच्या गुणधर्मांच्या काही संशोधकांच्या मते. थॉमसनने लिहिले: "अशा प्रकारे, कॅथोड किरण पदार्थाच्या नवीन स्थितीचे प्रतिनिधित्व करतात, मूलत: नेहमीच्या वायू स्थितीपेक्षा भिन्न असतात ...; या नवीन अवस्थेत, पदार्थ हा पदार्थ आहे ज्यापासून सर्व घटक तयार होतात."

1897 पासून, कॅथोड किरणांच्या कॉर्पस्क्युलर मॉडेलला सामान्य मान्यता मिळू लागली, जरी विजेच्या स्वरूपाबद्दल विविध प्रकारचे निर्णय होते. तर, जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ E. Wiechert यांचा असा विश्वास होता की "विद्युत ही एक काल्पनिक गोष्ट आहे, जी खरोखर फक्त विचारांमध्ये असते" आणि प्रसिद्ध इंग्रजी भौतिकशास्त्रज्ञ लॉर्ड केल्विन यांनी त्याच वर्षी, 1897 मध्ये, विजेबद्दल एक प्रकारचा "सतत द्रव" म्हणून लिहिले.

अणूचे मुख्य घटक म्हणून कॅथोड रे कॉर्पसल्सची थॉमसनची कल्पना फार उत्साहाने पूर्ण झाली नाही. कॅथोड किरणांचे कण हे अणूचे संभाव्य घटक मानले जावेत असे सुचवले तेव्हा त्याच्या काही सहकाऱ्यांनी त्यांना गूढ केले असे वाटले. अणूच्या संरचनेत थॉमसन कॉर्पसल्सची खरी भूमिका इतर अभ्यासांच्या परिणामांसह, विशेषत: स्पेक्ट्राच्या विश्लेषणाच्या परिणामांसह आणि रेडिओएक्टिव्हिटीच्या अभ्यासाच्या संयोजनात समजली जाऊ शकते.

29 एप्रिल 1897 रोजी थॉमसनने रॉयल सोसायटी ऑफ लंडनच्या बैठकीत आपला प्रसिद्ध संदेश दिला. इलेक्ट्रॉनच्या शोधाची अचूक वेळ - दिवस आणि तास - त्याची मौलिकता लक्षात घेता नाव दिले जाऊ शकत नाही. हा कार्यक्रम थॉमसन आणि त्याच्या कर्मचार्‍यांच्या अनेक वर्षांच्या कार्याचा परिणाम होता. थॉमसन किंवा इतर कोणीही शाब्दिक अर्थाने इलेक्ट्रॉनचे निरीक्षण केले नाही, कॅथोड किरणांच्या तुळईपासून एक कण वेगळे करणे आणि त्याचे विशिष्ट चार्ज मोजणे कोणालाही शक्य झाले नाही. या शोधाचे लेखक जे.जे. थॉमसन आहेत कारण इलेक्ट्रॉनबद्दलच्या त्यांच्या कल्पना आधुनिक कल्पनांच्या जवळ होत्या. 1903 मध्ये, त्यांनी अणूच्या पहिल्या मॉडेलपैकी एक प्रस्तावित केले - "मनुका पुडिंग", आणि 1904 मध्ये सुचवले की अणूमधील इलेक्ट्रॉन गटांमध्ये विभागले गेले आहेत आणि रासायनिक घटकांची नियतकालिकता निर्धारित करणारे विविध कॉन्फिगरेशन तयार करतात.

शोधाचे ठिकाण तंतोतंत ओळखले जाते - कॅव्हेंडिश प्रयोगशाळा (केंब्रिज, यूके). जे.के. मॅक्सवेल यांनी 1870 मध्ये तयार केले, पुढील शंभर वर्षांत ते भौतिकशास्त्राच्या विविध क्षेत्रातील, विशेषत: अणु आणि आण्विक क्षेत्रातील चमकदार शोधांच्या संपूर्ण साखळीचे "पाळणा" बनले. त्याचे संचालक होते: मॅक्सवेल जे.के. - 1871 ते 1879, लॉर्ड रेले - 1879 ते 1884, थॉमसन जे.जे. - 1884 ते 1919, रदरफोर्ड ई. - 1919 ते 1937, ब्रॅग एल. - 1938 ते 1953; 1923-1935 मध्ये उपसंचालक - चॅडविक जे.

सर्जनशील शोधाच्या वातावरणात वैज्ञानिक प्रायोगिक संशोधन एका वैज्ञानिकाने किंवा एका लहान गटाने केले. लॉरेन्स ब्रॅग यांनी नंतर 1913 मध्ये त्यांचे वडील हेन्री ब्रॅग यांच्यासोबत केलेल्या कामाची आठवण करून दिली: “तो एक अद्भुत काळ होता जेव्हा जवळजवळ प्रत्येक आठवड्याला नवीन रोमांचक परिणाम प्राप्त होत होते, जसे की नवीन सोन्याचे क्षेत्र शोधणे जिथे थेट जमिनीतून गाळे उचलले जाऊ शकतात. हे युद्धाच्या सुरुवातीपर्यंत चालू राहिले *), ज्यामुळे आमचे संयुक्त कार्य संपुष्टात आले ".

3. इलेक्ट्रॉन शोध पद्धती:

3.1 थॉमसन अनुभव

जोसेफ जॉन थॉमसन जोसेफ जॉन थॉमसन, 1856-1940

इंग्रजी भौतिकशास्त्रज्ञ, जे जे थॉमसन या नावाने ओळखले जातात. मँचेस्टरच्या उपनगरातील चीथम हिलमध्ये एका दुसऱ्या-हँड अँटिक डीलरच्या कुटुंबात जन्म. 1876 मध्ये त्यांनी केंब्रिजमध्ये शिकण्यासाठी शिष्यवृत्ती मिळवली. 1884-1919 मध्ये, ते केंब्रिज विद्यापीठात प्रायोगिक भौतिकशास्त्र विभागाचे प्राध्यापक होते आणि कॅव्हेंडिश प्रयोगशाळेचे अर्धवेळ प्रमुख होते, जे थॉमसनच्या प्रयत्नांमुळे जगातील सर्वात प्रसिद्ध संशोधन केंद्र बनले. त्याच वेळी, 1905-1918 मध्ये, ते लंडनमधील रॉयल इन्स्टिट्यूटमध्ये प्राध्यापक होते. 1906 मध्ये भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक विजेते "वायूंमधून वीजेच्या मार्गावरील संशोधनासाठी", ज्यामध्ये अर्थातच इलेक्ट्रॉनचा शोध समाविष्ट आहे. थॉमसनचा मुलगा जॉर्ज पेजेट थॉमसन (1892-1975) देखील अखेरीस भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक विजेता बनला - 1937 मध्ये क्रिस्टल्सद्वारे इलेक्ट्रॉन विवर्तनाच्या प्रायोगिक शोधासाठी.

1897 मध्ये, तरुण इंग्रजी भौतिकशास्त्रज्ञ जे. जे. थॉमसन हे इलेक्ट्रॉनचा शोधकर्ता म्हणून शतकानुशतके प्रसिद्ध झाले. त्याच्या प्रयोगात, थॉमसनने सुधारित कॅथोड रे ट्यूब वापरली, ज्याची रचना इलेक्ट्रिक कॉइलद्वारे पूरक होती ज्याने ट्यूबच्या आत एक चुंबकीय क्षेत्र तयार केले (Ampère च्या नियमानुसार) आणि समांतर इलेक्ट्रिक कॅपेसिटर प्लेट्सचा एक संच ज्याने आत इलेक्ट्रिक फील्ड तयार केले. ट्यूब. यामुळे चुंबकीय आणि विद्युत दोन्ही क्षेत्रांच्या प्रभावाखाली कॅथोड किरणांच्या वर्तनाचा अभ्यास करणे शक्य झाले.

नवीन ट्यूब डिझाइनचा वापर करून, थॉमसनने क्रमश: दाखवून दिले की: (१) कॅथोड किरण चुंबकीय क्षेत्रामध्ये विद्युत नसतानाही विचलित होतात; (२) कॅथोड किरण विद्युत क्षेत्रात चुंबकीय नसताना विक्षेपित होतात; आणि (३) समतोल तीव्रतेच्या विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रांच्या एकाचवेळी क्रियेच्या अंतर्गत, दिशानिर्देशित, विरुद्ध दिशांमध्ये स्वतंत्रपणे विचलन निर्माण करते, कॅथोड किरण एका सरळ रेषेत पसरतात, म्हणजेच दोन क्षेत्रांची क्रिया परस्पर संतुलित असते.

थॉमसनला असे आढळले की विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रांमधील संबंध, ज्यावर त्यांची क्रिया संतुलित आहे, ते कण कोणत्या गतीने फिरत आहेत यावर अवलंबून आहे. मोजमापांच्या मालिकेनंतर, थॉमसन कॅथोड किरणांचा वेग निर्धारित करण्यात सक्षम झाला. असे दिसून आले की ते प्रकाशाच्या वेगापेक्षा खूपच हळू जातात, ज्यावरून असे दिसून आले की कॅथोड किरण केवळ कण असू शकतात, कारण प्रकाशासह कोणतेही इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन प्रकाशाच्या वेगाने प्रसारित होते (विद्युत चुंबकीय रेडिएशन स्पेक्ट्रम पहा). हे अज्ञात कण. थॉमसनने "कॉर्पसल्स" म्हटले, परंतु लवकरच त्यांना "इलेक्ट्रॉन" म्हटले गेले.

हे ताबडतोब स्पष्ट झाले की अणूंच्या रचनेत इलेक्ट्रॉन अस्तित्त्वात असले पाहिजेत - अन्यथा, ते कोठून येतील? 30 एप्रिल 1897 - रॉयल सोसायटी ऑफ लंडनच्या बैठकीत थॉमसनने त्याच्या निकालाच्या अहवालाची तारीख - इलेक्ट्रॉनचा वाढदिवस मानला जातो. आणि या दिवशी, अणूंच्या "अविभाज्यता" ची कल्पना भूतकाळातील गोष्ट बनली (पदार्थाच्या संरचनेचा अणु सिद्धांत पहा). अणु केंद्रकाच्या शोधासह, जे दहा वर्षांनंतर (रदरफोर्डचा प्रयोग पहा), इलेक्ट्रॉनच्या शोधाने अणूच्या आधुनिक मॉडेलचा पाया घातला.

वर वर्णन केलेल्या "कॅथोड", किंवा त्याऐवजी, कॅथोड-रे ट्यूब, आधुनिक टेलिव्हिजन किनेस्कोप आणि संगणक मॉनिटर्सच्या सर्वात सोप्या पूर्ववर्ती बनल्या आहेत, ज्यामध्ये अल्टरनेटिंगच्या प्रभावाखाली, गरम कॅथोडच्या पृष्ठभागावर कठोरपणे नियंत्रित प्रमाणात इलेक्ट्रॉन बाहेर काढले जातात. चुंबकीय क्षेत्र ते काटेकोरपणे निर्दिष्ट कोनातून विचलित होतात आणि स्क्रीनच्या फॉस्फोरेसेंट पेशींवर भडिमार करतात. , त्यावर फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्टमुळे स्पष्ट प्रतिमा तयार होते, ज्याचा शोध देखील कॅथोड किरणांच्या वास्तविक स्वरूपाच्या माहितीशिवाय अशक्य आहे.

3.2 रदरफोर्डचा अनुभव

अर्नेस्ट रदरफोर्ड, नेल्सनचे बॅरन रदरफोर्ड आय अर्नेस्ट रदरफोर्ड, नेल्सनचा पहिला बॅरन रदरफोर्ड, 1871-1937

न्यूझीलंडचे भौतिकशास्त्रज्ञ. नेल्सनमध्ये जन्मलेल्या, एका कारागीर शेतकऱ्याचा मुलगा. इंग्लंडमधील केंब्रिज विद्यापीठात शिकण्यासाठी शिष्यवृत्ती मिळवली. त्याच्या पदवीनंतर, त्याला कॅनेडियन युनिव्हर्सिटी मॅकगिल (मॅकगिल युनिव्हर्सिटी) येथे नियुक्त करण्यात आले, जेथे फ्रेडरिक सोड्डी (फ्रेडरिक सोडी, 1877-1966) सोबत मिळून त्यांनी किरणोत्सर्गीतेच्या घटनेचे मूलभूत नियम स्थापित केले, ज्यासाठी त्यांना 1908 मध्ये पुरस्कार देण्यात आला. रसायनशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक. लवकरच शास्त्रज्ञ मँचेस्टर विद्यापीठात गेले, जिथे त्यांच्या नेतृत्वाखाली, हॅन्स गीगर (हॅन्स गीगर, 1882-1945) यांनी त्यांच्या प्रसिद्ध गीगर काउंटरचा शोध लावला, अणूच्या संरचनेचा अभ्यास करण्यास सुरुवात केली आणि 1911 मध्ये अणूचे अस्तित्व शोधून काढले. केंद्रक पहिल्या महायुद्धादरम्यान, तो शत्रूच्या पाणबुड्या शोधण्यासाठी सोनार (ध्वनी रडार) विकसित करण्यात गुंतला होता. 1919 मध्ये त्यांची केंब्रिज विद्यापीठात भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक आणि कॅव्हेंडिश प्रयोगशाळेचे संचालक म्हणून नियुक्ती करण्यात आली आणि त्याच वर्षी त्यांना उच्च-ऊर्जेच्या जड कणांच्या भडिमारामुळे केंद्रकांचा क्षय झाल्याचे आढळून आले. रदरफोर्ड त्यांच्या आयुष्याच्या शेवटपर्यंत या पदावर राहिले, त्याच वेळी अनेक वर्षे रॉयल सायंटिफिक सोसायटीचे अध्यक्ष होते. न्यूटन, डार्विन आणि फॅराडे यांच्या शेजारी वेस्टमिन्स्टर अॅबेमध्ये त्याला पुरण्यात आले.

नोबेल पारितोषिक मिळाल्यानंतर त्याने आपले मुख्य शोध लावले या अर्थाने अर्नेस्ट रदरफोर्ड हा एक अद्वितीय शास्त्रज्ञ आहे. 1911 मध्ये, त्यांनी एका प्रयोगात यश मिळवले ज्यामुळे वैज्ञानिकांना केवळ अणूमध्ये खोलवर डोकावून त्याच्या संरचनेची कल्पना मिळू शकली नाही, तर ते अभिजातता आणि डिझाइनच्या खोलीचे मॉडेल देखील बनले.

आणि किरणोत्सर्गी किरणोत्सर्गाचा नैसर्गिक स्रोत वापरून, रदरफोर्डने एक तोफ तयार केली ज्याने कणांचा निर्देशित आणि केंद्रित प्रवाह दिला. तोफा एक अरुंद स्लॉट असलेली लीड बॉक्स होती, ज्याच्या आत किरणोत्सर्गी सामग्री ठेवली होती. यामुळे, कण (या प्रकरणात, दोन प्रोटॉन आणि दोन न्यूट्रॉन असलेले अल्फा कण), एक सोडून इतर सर्व दिशांना किरणोत्सर्गी पदार्थाद्वारे उत्सर्जित केले गेले, लीड स्क्रीनद्वारे शोषले गेले आणि अल्फा कणांचा फक्त एक निर्देशित किरण बाहेर पडला. स्लिट द्वारे.

दिशा दिली. परिणामी, अल्फा कणांचा एक उत्तम फोकस केलेला तुळई लक्ष्यापर्यंत उडून गेला आणि लक्ष्य स्वतःच सोन्याच्या फॉइलची एक अतिशय पातळ शीट होती. अल्फा बीमनेच तिला धडक दिली. फॉइलच्या अणूंशी टक्कर झाल्यानंतर, अल्फा कण त्यांच्या मार्गावर चालू राहिले आणि लक्ष्याच्या मागे स्थापित केलेल्या ल्युमिनेसेंट स्क्रीनवर आदळले, ज्यावर अल्फा कण आदळले तेव्हा फ्लॅश रेकॉर्ड केले गेले. त्यांच्याकडून, फॉइल अणूंशी टक्कर झाल्यामुळे किती आणि किती अल्फा कण रेक्टिलिनियर मोशनच्या दिशेने विचलित होतात हे प्रयोगकर्ता ठरवू शकतो.

तथापि, रदरफोर्डच्या लक्षात आले की त्याच्या पूर्ववर्तींपैकी कोणीही काही अल्फा कण फार मोठ्या कोनातून विक्षेपित झाले आहेत की नाही हे प्रायोगिकरित्या तपासण्याचा प्रयत्न केला नाही. मनुका ग्रिड मॉडेलने अणूमध्ये अशा दाट आणि जड संरचनात्मक घटकांच्या अस्तित्वाला परवानगी दिली नाही की ते जलद अल्फा कणांना महत्त्वपूर्ण कोनातून विचलित करू शकतील, म्हणून कोणीही या शक्यतेची चाचणी घेण्याची तसदी घेतली नाही. रदरफोर्डने त्याच्या एका विद्यार्थ्याला अशा प्रकारे उपकरणे पुन्हा सुसज्ज करण्यास सांगितले जेणेकरुन मोठ्या विक्षेपण कोनांवर अल्फा कणांचे विखुरलेले निरीक्षण करणे शक्य होईल - फक्त त्याची विवेकबुद्धी साफ करण्यासाठी, अशी शक्यता पूर्णपणे वगळण्यासाठी. डिटेक्टर हा सोडियम सल्फाइडने लेपित स्क्रीन होता, जो अल्फा कण आदळल्यावर फ्लूरोसंट फ्लॅश देतो. प्रत्यक्ष प्रयोग करणाऱ्या विद्यार्थ्यालाच नव्हे तर स्वतः रदरफोर्डलाही आश्चर्य वाटले, जेव्हा असे दिसून आले की काही कण १८०° पर्यंतच्या कोनातून विचलित होतात!

प्रयोगाच्या परिणामांवर आधारित रदरफोर्डने काढलेले अणूचे चित्र आज आपल्याला सर्वज्ञात आहे. अणूमध्ये एक सुपरडेन्स, कॉम्पॅक्ट न्यूक्लियस असतो ज्यामध्ये सकारात्मक चार्ज असतो आणि त्याच्या सभोवताली नकारात्मक चार्ज असलेले प्रकाश इलेक्ट्रॉन असतात. नंतर, शास्त्रज्ञांनी या चित्राला एक ठोस सैद्धांतिक आधार दिला (बोहर अणू पहा), परंतु हे सर्व किरणोत्सर्गी सामग्रीच्या लहान नमुना आणि सोन्याच्या फॉइलच्या तुकड्यासह एका साध्या प्रयोगाने सुरू झाले.

3.2 पद्धतमिलिकन

३.२.१. लघु चरित्र:

रॉबर्ट मिलिकेनचा जन्म 1868 मध्ये इलिनॉय येथे एका गरीब कुटुंबात धर्मगुरूच्या घरात झाला. त्याने आपले बालपण प्रांतीय शहर मॅकव्होकेटमध्ये घालवले, जिथे खेळाकडे जास्त लक्ष दिले गेले आणि वाईटरित्या शिकवले गेले. भौतिकशास्त्र शिकवणाऱ्या एका माध्यमिक शाळेचे संचालक, उदाहरणार्थ, आपल्या तरुण विद्यार्थ्यांना म्हणाले: “तुम्ही लाटांमधून आवाज कसा काढू शकता? बकवास, मुलांनो, हे सर्व बकवास आहे!"

ओबरडीन कॉलेज चांगले नव्हते, पण भौतिक आधार नसलेल्या मिलिकनला स्वतः हायस्कूलमध्ये भौतिकशास्त्र शिकवावे लागले. अमेरिकेत त्या वेळी फ्रेंचमधून भाषांतरित भौतिकशास्त्रावरील केवळ दोन पाठ्यपुस्तके होती आणि प्रतिभावान तरुणाला त्यांचा अभ्यास करण्यात आणि यशस्वीरित्या शिकवण्यात कोणतीही अडचण नव्हती. 1893 मध्ये त्यांनी कोलंबिया विद्यापीठात प्रवेश केला, त्यानंतर ते जर्मनीमध्ये शिकण्यासाठी गेले.

मिलिकन 28 वर्षांचा होता जेव्हा त्याला ए. मिशेलसन कडून शिकागो विद्यापीठात सहाय्यक पदासाठी ऑफर मिळाली. सुरुवातीला, तो येथे जवळजवळ केवळ अध्यापनशास्त्रीय कार्यात गुंतला होता आणि वयाच्या चाळीसव्या वर्षी त्याने वैज्ञानिक संशोधन सुरू केले, ज्यामुळे त्याला जगभरात प्रसिद्धी मिळाली.

३.२.२. प्रथम अनुभव आणि समस्या सोडवणे:

पहिले प्रयोग खालीलप्रमाणे होते. फ्लॅट कॅपेसिटरच्या प्लेट्सच्या दरम्यान, ज्यावर 4000 V चा व्होल्टेज लागू केला गेला होता, एक ढग तयार झाला होता, ज्यामध्ये आयनांवर स्थिर पाण्याचे थेंब होते. प्रथम, विद्युत क्षेत्राच्या अनुपस्थितीत ढगाच्या शीर्षस्थानी पडणे दिसून आले. मग व्होल्टेज चालू करून एक ढग तयार झाला. ढग पडणे हे गुरुत्वाकर्षण आणि विद्युत शक्तीच्या प्रभावाखाली होते.
ढगातील थेंबावर कार्य करणार्‍या शक्तीचे ते मिळवत असलेल्या गतीचे गुणोत्तर पहिल्या आणि दुसर्‍या प्रकरणांमध्ये समान आहे. पहिल्या प्रकरणात, शक्ती आहे मिग्रॅदुसऱ्या मध्ये mg+qE,कुठे q- ड्रॉपचा चार्ज, इ- विद्युत क्षेत्राची ताकद. पहिल्या प्रकरणात गती असल्यास υ 1 दुसऱ्या मध्ये υ 2 , नंतर

ढग पडण्याच्या वेगाचे अवलंबित्व जाणणे υ हवेच्या चिकटपणावरून, आपण इच्छित शुल्काची गणना करू शकता qतथापि, या पद्धतीने इच्छित अचूकता दिली नाही कारण त्यात काल्पनिक गृहीतके आहेत जी प्रयोगकर्त्याच्या नियंत्रणाबाहेर होती.

मापन अचूकता वाढवण्यासाठी, सर्व प्रथम मेघ बाष्पीभवन लक्षात घेण्याचा मार्ग शोधणे आवश्यक होते, जे मापन प्रक्रियेदरम्यान अपरिहार्यपणे होते.

या समस्येवर विचार करून, मिलिकन यांनी शास्त्रीय ड्रॉप पद्धत आणली, ज्याने अनेक अनपेक्षित शक्यता उघडल्या. शोधाची कथा सांगण्यासाठी लेखक सोडूया:
“थेंबांच्या बाष्पीभवनाचा दर अज्ञात आहे हे लक्षात घेऊन, मी अशा पद्धतीचा विचार करण्याचा प्रयत्न केला ज्यामुळे हे अनिश्चित मूल्य पूर्णपणे काढून टाकले जाईल. माझी योजना खालीलप्रमाणे होती. मागील प्रयोगांमध्ये, विद्युत क्षेत्र गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाखाली ढगाच्या शीर्षस्थानी पडण्याची गती फक्त किंचित वाढवू किंवा कमी करू शकते. आता मला हे क्षेत्र मजबूत करायचे होते जेणेकरून ढगाचा वरचा पृष्ठभाग स्थिर उंचीवर राहील. या प्रकरणात, ढगाचा बाष्पीभवन दर अचूकपणे निर्धारित करणे आणि गणनामध्ये ते विचारात घेणे शक्य झाले.

ही कल्पना अंमलात आणण्यासाठी, मिलिकेनने लहान आकाराच्या रिचार्जेबल बॅटरीची रचना केली ज्याने 10 4 V पर्यंतचा व्होल्टेज दिला (त्या काळासाठी ही प्रयोगकर्त्याची उत्कृष्ट कामगिरी होती). तिला "मोहम्मदच्या ताबूत" सारखे ढग निलंबित स्थितीत ठेवण्यासाठी पुरेसे मजबूत क्षेत्र तयार करावे लागले. मिलिकेन म्हणतात, “जेव्हा मी तयार होतो, आणि जेव्हा ढग तयार झाला तेव्हा मी स्विच चालू केला आणि ढग विद्युत क्षेत्रात होता. आणि त्या क्षणी ते माझ्या डोळ्यांसमोर वितळले, दुसऱ्या शब्दांत, संपूर्ण ढगाचा एक छोटासा तुकडा देखील शिल्लक नव्हता जो कंट्रोल ऑप्टिकल उपकरणाच्या मदतीने पाहिला जाऊ शकतो, जसे विल्सन आणि मी करणार होतो. सुरुवातीला मला असे वाटले की वरच्या आणि खालच्या प्लेट्समधील इलेक्ट्रिक फील्डमधील ट्रेसशिवाय ढग गायब होण्याचा अर्थ असा होतो की प्रयोग परिणामाविना संपला ... ”तथापि, विज्ञानाच्या इतिहासात अनेकदा घडले तसे अपयशाने उदयास आले. एका नवीन कल्पनेसाठी. तिने थेंबांच्या प्रसिद्ध पद्धतीकडे नेले. मिलिकेन लिहितात, “वारंवार केलेल्या प्रयोगांनी दाखवून दिले की ढग त्याच्या जागी एका शक्तिशाली विद्युत क्षेत्रात पसरल्यानंतर अनेक वैयक्तिक पाण्याचे थेंब ओळखले जाऊ शकतात"(माझ्याने जोर दिला.- V.D.)."दुर्दैवी" अनुभवामुळे बराच काळ समतोल राखण्याची आणि वैयक्तिक थेंबांचे निरीक्षण करण्याच्या शक्यतेचा शोध लागला.

परंतु निरीक्षण कालावधीत, बाष्पीभवनाच्या परिणामी पाण्याच्या थेंबाचे वस्तुमान लक्षणीयरीत्या बदलले आणि मिलिकन, अनेक दिवसांच्या शोधानंतर, तेलाच्या थेंबांच्या प्रयोगांकडे वळले.

प्रायोगिक प्रक्रिया सोपी निघाली. कॅपेसिटरच्या प्लेट्समधील अॅडियाबॅटिक विस्तार ढग बनवतो. यामध्ये वेगवेगळ्या मापांक आणि चिन्हाचे शुल्क असलेले थेंब असतात. जेव्हा इलेक्ट्रिक फील्ड चालू असते, तेव्हा कॅपेसिटरच्या वरच्या प्लेटच्या चार्ज सारख्याच नावाचे चार्ज असलेले थेंब वेगाने खाली पडतात आणि विरुद्ध चार्ज असलेले थेंब वरच्या प्लेटद्वारे आकर्षित होतात. परंतु ठराविक संख्येच्या थेंबांवर असा चार्ज असतो की गुरुत्वाकर्षण शक्ती विद्युत बलाद्वारे संतुलित होते.

7 किंवा 8 मिनिटांनंतर. ढग विसर्जित होते आणि दृश्याच्या क्षेत्रामध्ये थोड्या प्रमाणात थेंब राहतात, ज्याचा चार्ज बलांच्या सूचित संतुलनाशी संबंधित असतो.

मिलिकनने या थेंबांना वेगळे तेजस्वी ठिपके म्हणून पाहिले. ते लिहितात, “या थेंबांचा इतिहास सामान्यतः पुढीलप्रमाणे पुढे जातो.” क्षेत्राच्या बलावर गुरुत्वाकर्षणाचे थोडेसे प्राबल्य असल्यास ते हळूहळू पडू लागतात, परंतु हळूहळू बाष्पीभवन होत असल्याने त्यांची खालची हालचाल लवकरच थांबते. , आणि ते बराच काळ गतिहीन होतात. मग शेतात वर्चस्व गाजवायला लागते आणि थेंब हळूहळू वर येऊ लागतात. प्लेट्समधील जागेत त्यांच्या आयुष्याच्या शेवटच्या दिशेने, ही ऊर्ध्वगामी हालचाल खूप तीव्र होते आणि ते वरच्या प्लेटकडे मोठ्या वेगाने आकर्षित होतात.

३.२.३. स्थापना वर्णन:

मिलिकन स्थापनेची योजना, ज्याच्या मदतीने 1909 मध्ये निर्णायक परिणाम प्राप्त झाले, आकृती 17 मध्ये दर्शविली आहे.

सेल मध्ये पासूनगोल पितळी प्लेट्सचा बनवलेला एक सपाट कपॅसिटर ठेवला होता एमआणि एन 22 सेमी व्यासाचा (त्यांच्यामधील अंतर 1.6 सेमी होते). वरच्या प्लेटच्या मध्यभागी एक लहान छिद्र केले होते आर,ज्यातून तेलाचे थेंब जातात. नंतरचे स्प्रेयरने तेलाचे जेट उडवून तयार केले गेले. काचेच्या लोकर असलेल्या पाईपमधून हवा पूर्वी धुळीपासून स्वच्छ केली जात होती. तेलाच्या थेंबांचा व्यास सुमारे 10 -4 सेमी होता.

ओ
टन बॅटरी एटीकॅपेसिटर प्लेट्सवर 10 4 V चा व्होल्टेज लागू केला गेला. स्विच वापरून, प्लेट्स शॉर्ट सर्किट करणे आणि त्याद्वारे विद्युत क्षेत्र नष्ट करणे शक्य होते.

प्लेट्समध्ये तेलाचे थेंब पडतात एमआणि एन,मजबूत स्त्रोताद्वारे प्रकाशित. दुर्बिणीद्वारे किरणांच्या दिशेला लंबवत थेंबांचे वर्तन पाहिले गेले.

थेंबांच्या संक्षेपणासाठी आवश्यक असलेले आयन 200 मिलीग्राम वजनाच्या रेडियमच्या तुकड्यातून रेडिएशनद्वारे तयार केले गेले होते, जे प्लेट्सच्या बाजूला 3 ते 10 सेमी अंतरावर होते.

एका विशेष उपकरणाच्या मदतीने, पिस्टन कमी करून गॅसचा विस्तार केला गेला. विस्तारानंतर 1 - 2 सेकंदांनंतर, रेडियम काढला गेला किंवा लीड स्क्रीनने झाकण्यात आला. मग विद्युत क्षेत्र चालू केले आणि दुर्बिणीतील थेंबांचे निरीक्षण सुरू झाले. पाईपमध्ये एक स्केल होता ज्याद्वारे ठराविक कालावधीत एका थेंबने प्रवास केलेला मार्ग मोजणे शक्य होते. पिंजरा असलेल्या अचूक घड्याळाने वेळ निश्चित केली होती.

निरीक्षणाच्या प्रक्रियेत, मिलिकनने एक घटना शोधली जी वैयक्तिक प्राथमिक शुल्काच्या त्यानंतरच्या अचूक मोजमापांच्या संपूर्ण मालिकेची गुरुकिल्ली म्हणून काम करते.

"निलंबित थेंबांवर काम करत असताना," मिलिकन लिहितात, "मी त्यांना रेडियम किरणांपासून वाचवायला अनेकदा विसरलो. मग माझ्या लक्षात आले की वेळोवेळी एका थेंबाने अचानक त्याचा चार्ज बदलला आणि फील्डच्या बाजूने किंवा त्याच्या विरुद्ध जाऊ लागला, स्पष्टपणे पहिल्या प्रकरणात सकारात्मक आयन आणि दुसऱ्या प्रकरणात नकारात्मक आयन पकडला. यामुळे केवळ वैयक्तिक थेंबांचे शुल्कच नव्हे तर वैयक्तिक वायुमंडलीय आयनचे शुल्क देखील निश्चितपणे मोजण्याची शक्यता उघड झाली.

खरंच, एकाच ड्रॉपचा वेग दोनदा मोजून, एकदा आधी आणि आयन कॅप्चर केल्यानंतर दुसऱ्यांदा, मी साहजिकच ड्रॉपचे गुणधर्म आणि माध्यमाचे गुणधर्म पूर्णपणे वगळू शकलो आणि केवळ प्रमाणानुसार मूल्यासह कार्य करू शकलो. पकडलेल्या आयनचा चार्ज.

३.२.४. प्राथमिक शुल्काची गणना:

प्राथमिक शुल्काची गणना खालील बाबींच्या आधारे मिलिकनने केली होती. ड्रॉपची गती तिच्यावर कार्य करणार्‍या शक्तीच्या प्रमाणात असते आणि ती ड्रॉपच्या शुल्कावर अवलंबून नसते.
जर कॅपेसिटरच्या प्लेट्समध्ये फक्त गुरुत्वाकर्षणाच्या क्रियेत एक थेंब पडला तर υ , नंतर

υ 1 \u003d kmg (1)

गुरुत्वाकर्षणाच्या विरूद्ध निर्देशित फील्ड चालू असताना, अभिनय शक्ती फरक असेल qE - mg, कुठे q-शुल्क कमी करणे, ई -फील्ड ताकद मॉड्यूलस.

ड्रॉप गती असेल:

υ 2 \u003d k (qE-mg) (2)

जर आपण समानता (1) ला (2) ने विभाजित केले तर आपल्याला मिळते

ओ इथे

ड्रॉपला आयन कॅप्चर करू द्या आणि त्याचा चार्ज समान होऊ द्या q",आणि हालचालीचा वेग υ 2 . या अडकलेल्या आयनचा चार्ज द्वारे दर्शविला जाईल e

मग e \u003d q "- q.

(3) वापरून, आम्हाला मिळते

दिलेल्या ड्रॉपसाठी मूल्य स्थिर आहे.

३.२.५. मिलिकन पद्धतीवरून निष्कर्ष

म्हणून, ड्रॉपद्वारे कॅप्चर केलेले कोणतेही शुल्क वेगातील फरकाच्या प्रमाणात असेल ( υ " 2 - υ 2 ), दुसऱ्या शब्दांत, आयन कॅप्चरमुळे थेंबाच्या वेगातील बदलाच्या प्रमाणात आहे! तर, प्राथमिक शुल्काचे मोजमाप ड्रॉपद्वारे प्रवास केलेल्या मार्गाच्या मोजमापासाठी आणि ज्या कालावधीत हा मार्ग प्रवास केला गेला त्या वेळेत कमी करण्यात आला. असंख्य निरीक्षणांनी सूत्र (4) ची वैधता दर्शविली आहे. हे मूल्य बाहेर वळले eफक्त उडी मध्ये बदलू शकता! नेहमीच शुल्क आकारले जाते e, 2e, 3e, 4eइ.

मिलिकन लिहितात, “अनेक प्रकरणांमध्ये ड्रॉप पाच किंवा सहा तासांपर्यंत पाहिला गेला आणि या काळात आठ किंवा दहा आयन नव्हे तर शेकडो आयन पकडले गेले. एकंदरीत, मी अशा प्रकारे अनेक हजारो आयन कॅप्चर केल्याचे निरीक्षण केले आहे, आणि सर्व प्रकरणांमध्ये कॅप्चर केलेले चार्ज... एकतर कॅप्चर केलेल्या सर्व शुल्कांपैकी सर्वात लहान आकाराच्या समान होते किंवा ते याच्या एका लहान पूर्णांक गुणाकाराच्या समान होते. मूल्य. इलेक्ट्रॉन हा 'सांख्यिकीय सरासरी' नसून, आयनवरील सर्व विद्युत शुल्क एकतर इलेक्ट्रॉनवरील शुल्काच्या बरोबरीने असतात किंवा या शुल्काच्या लहान पूर्णांक गुणाकार असतात याचा हा थेट आणि अकाट्य पुरावा आहे.

तर, अणुवाद, विवेचकता किंवा आधुनिक भाषेत, इलेक्ट्रिक चार्जचे परिमाणीकरण ही एक प्रायोगिक वस्तुस्थिती बनली आहे. आता इलेक्ट्रॉन सर्वव्यापी आहे हे दाखवणे महत्त्वाचे होते. कोणत्याही स्वरूपाच्या शरीरातील कोणतेही विद्युत शुल्क हे समान प्राथमिक शुल्कांची बेरीज असते.

मिलिकनच्या पद्धतीमुळे या प्रश्नाचे निःसंदिग्धपणे उत्तर देणे शक्य झाले. पहिल्या प्रयोगांमध्ये, किरणोत्सर्गी किरणोत्सर्गाच्या प्रवाहाद्वारे तटस्थ वायू रेणूंच्या आयनीकरणाद्वारे शुल्क तयार केले गेले. थेंबांनी पकडलेल्या आयनांचा चार्ज मोजला गेला.

जेव्हा पिचकारीने द्रव फवारला जातो तेव्हा घर्षणामुळे थेंब विद्युतीकृत होतात. हे 19 व्या शतकात सर्वज्ञात होते. हे शुल्क आयन शुल्काप्रमाणे परिमाणित आहेत का? मिलिकन फवारणीनंतर थेंबांचे "वजन" करते आणि वर वर्णन केलेल्या पद्धतीने चार्ज मोजते. अनुभव इलेक्ट्रिक चार्जची समान स्वतंत्रता प्रकट करतो.

तेल (डायलेक्ट्रिक), ग्लिसरीन (सेमीकंडक्टर), पारा (कंडक्टर), मिलिकनचे थेंब शिंपडणे हे सिद्ध करते की कोणत्याही भौतिक स्वरूपाच्या शरीरावरील शुल्क अपवादाशिवाय सर्व प्रकरणांमध्ये कठोरपणे स्थिर मूल्याचे स्वतंत्र प्राथमिक भाग असतात. 1913 मध्ये, मिलिकनने असंख्य प्रयोगांचे परिणाम सारांशित केले आणि प्राथमिक शुल्कासाठी खालील मूल्य दिले: e= 4.774. 10 -10 युनिट्स SGSE चार्ज करा. अशा प्रकारे, आधुनिक भौतिकशास्त्रातील सर्वात महत्त्वाच्या स्थिरांकांपैकी एक स्थापित झाला. इलेक्ट्रिक चार्ज निश्चित करणे ही एक साधी अंकगणित समस्या बनली आहे.

3.4 कॉम्प्टन इमेजिंग पद्धत:

इलेक्ट्रॉनच्या वास्तवाची कल्पना बळकट करण्यात मोठी भूमिका C.T.R च्या शोधाने खेळली गेली. आयनांवर पाण्याची वाफ संक्षेपणाच्या प्रभावाचा विल्सन, ज्यामुळे कण ट्रॅकचे छायाचित्रण करण्याची शक्यता निर्माण झाली.

त्यांचे म्हणणे आहे की व्याख्यानातील ए. कॉम्प्टन हे संशयवादी श्रोत्यांना सूक्ष्म कणांच्या अस्तित्वाची वास्तविकता पटवून देऊ शकले नाहीत. त्यांना स्वतःच्या डोळ्यांनी पाहिल्यावरच विश्वास बसेल असे त्यांनी आवर्जून सांगितले.
मग कॉम्प्टनने α-पार्टिकल ट्रॅकसह एक छायाचित्र दाखवले, ज्याच्या पुढे एक फिंगरप्रिंट होता. "तुला माहित आहे काय ते?" कॉम्प्टनला विचारले. "बोट," श्रोत्याने उत्तर दिले. "त्या बाबतीत," कॉम्प्टनने गंभीरपणे घोषित केले, "हा प्रकाशमान बँड हा कण आहे."
इलेक्ट्रॉन ट्रॅकची छायाचित्रे केवळ इलेक्ट्रॉनच्या वास्तविकतेची साक्ष देत नाहीत. त्यांनी इलेक्ट्रॉन्सचा आकार लहान असल्याच्या गृहीतकेची पुष्टी केली आणि इलेक्ट्रॉन त्रिज्या वापरलेल्या सैद्धांतिक गणनेच्या परिणामांची प्रयोगाशी तुलना करणे शक्य केले. कॅथोड किरणांच्या भेदक शक्तीच्या अभ्यासात लेनार्डने सुरू केलेल्या प्रयोगांमध्ये असे दिसून आले की किरणोत्सर्गी पदार्थांद्वारे उत्सर्जित होणारे अतिशय वेगवान इलेक्ट्रॉन सरळ रेषांच्या स्वरूपात वायूमध्ये ट्रॅक देतात. ट्रॅकची लांबी इलेक्ट्रॉनच्या उर्जेच्या प्रमाणात असते. उच्च-ऊर्जा α-कण ट्रॅकची छायाचित्रे दर्शवितात की ट्रॅकमध्ये मोठ्या संख्येने बिंदू असतात. प्रत्येक बिंदू हा आयनवर दिसणारा पाण्याचा थेंब असतो, जो इलेक्ट्रॉनच्या अणूशी टक्कर झाल्यामुळे तयार होतो. अणूचा आकार आणि त्यांची एकाग्रता जाणून घेतल्यास, आम्ही अणूंची संख्या मोजू शकतो ज्याद्वारे अल्फा कण दिलेल्या अंतरावर जाणे आवश्यक आहे. एक साधी गणना दर्शविते की α-कणाने वाटेत अणूचे कवच तयार करणार्‍या आणि आयनीकरण निर्माण करणार्‍या एका इलेक्ट्रॉनला भेटण्यापूर्वी सुमारे 300 अणू पार केले पाहिजेत.

ही वस्तुस्थिती खात्रीशीरपणे सूचित करते की इलेक्ट्रॉनचे प्रमाण अणूच्या आकारमानाचा नगण्य अंश आहे. कमी उर्जा असलेल्या इलेक्ट्रॉनचा ट्रॅक वक्र असतो, म्हणून, एक संथ इलेक्ट्रॉन इंट्रा-अणु क्षेत्राद्वारे विचलित होतो. ते त्याच्या मार्गावर अधिक आयनीकरण घटना तयार करते.

विखुरण्याच्या सिद्धांतावरून, इलेक्ट्रॉनच्या उर्जेवर अवलंबून विक्षेपण कोनांचा अंदाज लावण्यासाठी डेटा मिळवता येतो. वास्तविक ट्रॅकच्या विश्लेषणामध्ये या डेटाची पुष्टी केली जाते. प्रयोगासह सिद्धांताच्या योगायोगाने पदार्थाचा सर्वात लहान कण म्हणून इलेक्ट्रॉनची कल्पना मजबूत केली.

निष्कर्ष:

प्राथमिक विद्युत शुल्काच्या मोजमापाने अनेक महत्त्वपूर्ण भौतिक स्थिरांक अचूकपणे निर्धारित करण्याची शक्यता उघडली.
मोठेपणाचे ज्ञान eमूलभूत स्थिरांक - एव्होगाड्रो स्थिरांकाचे मूल्य निश्चित करणे स्वयंचलितपणे शक्य करते. मिलिकनच्या प्रयोगांपूर्वी, वायूंच्या गतिज सिद्धांताने दिलेले अवोगॅड्रो स्थिरांकाचे फक्त अंदाजे अंदाज होते. हे अंदाज हवेच्या रेणूच्या सरासरी त्रिज्येच्या गणनेवर आधारित होते आणि ते 2 पासून बर्‍यापैकी विस्तृत श्रेणीमध्ये भिन्न होते. 10 23 ते 20 10 23 1/mol.

आम्हाला चार्ज माहित आहे असे मानू या प्रश्न,इलेक्ट्रोलाइट सोल्यूशनमधून उत्तीर्ण झाले आणि एम पदार्थाची मात्रा, जी इलेक्ट्रोडवर जमा केली गेली. मग आयनचा चार्ज असेल तर झे 0 आणि त्याचे वस्तुमान मी 0 , समानता

जमा केलेल्या पदार्थाचे वस्तुमान एका तीळएवढे असल्यास,

नंतर Q=F-फॅरेडेचे स्थिरांक आणि F=N 0 e, कुठे:

अर्थात, अॅव्होगॅड्रो स्थिरांक ठरवण्याची अचूकता इलेक्ट्रॉन चार्ज ज्या अचूकतेने मोजली जाते त्याद्वारे दिली जाते. सरावाने मूलभूत स्थिरांक निश्चित करण्याच्या अचूकतेमध्ये वाढ करणे आवश्यक होते आणि इलेक्ट्रिक चार्ज क्वांटम मोजण्याचे तंत्र सुधारणे सुरू ठेवण्यासाठी हे एक प्रोत्साहन होते. हे काम, जे आधीपासून पूर्णपणे मेट्रोलॉजिकल स्वरूपाचे आहे, ते आजही चालू आहे.

सध्या सर्वात अचूक मूल्ये आहेत:

e= (4.8029±0.0005) 10 -10 . युनिट्स SGSE चार्ज करा;

एन 0 \u003d (6.0230 ± 0.0005) 10 23 1 / mol.

जाणून घेणे एनo, तुम्ही 1 सेमी 3 मध्ये वायूच्या रेणूंची संख्या निर्धारित करू शकता, कारण 1 मोल वायूने व्यापलेला खंड ज्ञात स्थिरांक आहे.

1 सेमी 3 मधील वायू रेणूंच्या संख्येच्या ज्ञानामुळे रेणूच्या थर्मल गतीची सरासरी गतीज ऊर्जा निश्चित करणे शक्य झाले. शेवटी, इलेक्ट्रॉनचा चार्ज थर्मल रेडिएशनच्या नियमामध्ये प्लँक स्थिरांक आणि स्टीफन-बोल्ट्झमन स्थिरांक निर्धारित करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो.

परशिना अण्णा, सेवलनिकोव्ह अलेक्सी, लुझ्यानिन रोमन.

उद्दिष्ट: इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे प्राथमिक शुल्काचे मूल्य निर्धारित करण्यास शिका;अन्वेषण शुल्क निर्धारण पद्धतीइलेक्ट्रॉन

उपकरणे: तांबे सल्फेट, एक दिवा, इलेक्ट्रोड, स्केल, एक अॅमीटर, एक स्थिर व्होल्टेज स्त्रोत, एक रियोस्टॅट, एक घड्याळ, एक चावी, कनेक्टिंग वायर्ससह एक दंडगोलाकार जहाज.

डाउनलोड करा:

पूर्वावलोकन:

सादरीकरणांचे पूर्वावलोकन वापरण्यासाठी, एक Google खाते (खाते) तयार करा आणि साइन इन करा: https://accounts.google.com

स्लाइड मथळे:

प्रयोगशाळेचे कार्य इलेक्ट्रोलिसिसच्या पद्धतीद्वारे प्राथमिक शुल्काचे निर्धारण 10 व्या वर्गाच्या चुचकोव्स्काया माध्यमिक शाळेतील विद्यार्थ्यांनी केले: पर्शिना अण्णा, सेव्हल्निकोव्ह अलेक्सी, लुझ्यानिन रोमन. पर्यवेक्षक: भौतिकशास्त्राचे शिक्षक चेकलिना ओ.यू.

कामाचा उद्देश: इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे प्राथमिक शुल्काचे मूल्य कसे ठरवायचे ते शिकण्यासाठी; इलेक्ट्रॉनचा चार्ज निश्चित करण्यासाठी अभ्यास पद्धती. उपकरणे: तांबे सल्फेटचे द्रावण असलेले दंडगोलाकार भांडे, एक दिवा, इलेक्ट्रोड्स, स्केल, एक अॅमीटर, एक स्थिर व्होल्टेज स्त्रोत, एक रियोस्टॅट, एक घड्याळ, एक चावी, कनेक्टिंग वायर.

आम्ही साखळी एकत्र केली आहे: कामाची प्रगती:

आमच्या कामाचा परिणाम

इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे प्राथमिक शुल्काचे मूल्य कसे ठरवायचे ते आम्ही शिकलो, इलेक्ट्रॉनचा चार्ज निश्चित करण्याच्या पद्धतींचा अभ्यास केला. निष्कर्ष:

V. Ya. Bryusov "इलेक्ट्रॉनचे जग" कदाचित हे इलेक्ट्रॉन असे जग आहेत जिथे पाच खंड आहेत, कला, ज्ञान, युद्धे, सिंहासन आणि चाळीस शतकांची स्मृती! तसेच, कदाचित, प्रत्येक अणू हे विश्व आहे, जेथे शंभर ग्रह आहेत; येथे जे काही आहे ते संकुचित व्हॉल्यूममध्ये आहे, परंतु येथे जे नाही ते देखील आहे. त्यांचे उपाय लहान आहेत, परंतु त्यांची अनंतता येथे सारखीच आहे; दु:ख आणि उत्कटता आहे, जशी इथे आहे, आणि तिथेही तोच जगाचा अहंकार आहे. त्यांचे ज्ञानी लोक, त्यांचे अमर्याद जग अस्तित्वाच्या केंद्रस्थानी ठेवून, गूढतेच्या ठिणग्यांमध्ये घुसण्याची घाई करतात आणि विचार करतात, जसे मी आता करतो; आणि ज्या क्षणी विनाशातून नवीन शक्तींचे प्रवाह निर्माण होतात, ते स्वसंमोहनाच्या स्वप्नात ओरडतात, की देवाने आपली मशाल विझवली आहे!

रशियन फेडरेशनचे शिक्षण मंत्रालय

अमूर स्टेट पेडॅगॉजिकल युनिव्हर्सिटी

प्राथमिक विद्युत शुल्क निश्चित करण्यासाठी पद्धती

विद्यार्थ्याने 151g पूर्ण केले.

व्हेंझेलेव्ह ए.ए.

तपासले: चेरानेवा टी.जी.

परिचय.

1. इलेक्ट्रॉनच्या शोधाचा प्रागैतिहासिक इतिहास

2. इलेक्ट्रॉनच्या शोधाचा इतिहास

3. इलेक्ट्रॉन शोधण्यासाठी प्रयोग आणि पद्धती

3.1 थॉमसन अनुभव

3.2 रदरफोर्डचा अनुभव

३.३. मिलिकन पद्धत

३.३.१. लहान चरित्र

३.३.२. स्थापना वर्णन

३.३.३. प्राथमिक शुल्काची गणना

३.३.४. पद्धतीवरून निष्कर्ष

३.४. कॉम्प्टन इमेजिंग पद्धत

निष्कर्ष.

परिचय:

इलेक्ट्रॉनचा चार्ज 1.6021892 आहे. १० -१९ से

४.८०३२४२. 10 -10 युनिट्स SGSE

इलेक्ट्रॉन वस्तुमान 9.109534 आहे. 10 -31 किलो

विशिष्ट शुल्क e/m e 1.7588047. 10 11 क्ल. किलो -1

इलेक्ट्रॉनचा चुंबकीय क्षण आहे - 1.00116 m b, जेथे m b हा बोहर मॅग्नेटॉन आहे.

1. शोधाची पार्श्वभूमी

2. इलेक्ट्रॉनचा शोध:

3. इलेक्ट्रॉन शोध पद्धती:

3.1 थॉमसन अनुभव

जोसेफ जॉन थॉमसन जोसेफ जॉन थॉमसन, 1856-1940

3.2 रदरफोर्डचा अनुभव

अर्नेस्ट रदरफोर्ड, नेल्सनचा पहिला बॅरन रदरफोर्ड I अर्नेस्ट रदरफोर्ड, नेल्सनचा पहिला बॅरन रदरफोर्ड, 1871-1937

किरणोत्सर्गी किरणोत्सर्गाचा नैसर्गिक स्रोत वापरून, रदरफोर्डने एक तोफ तयार केली ज्याने कणांचा निर्देशित आणि केंद्रित प्रवाह दिला. तोफा एक अरुंद स्लॉट असलेली लीड बॉक्स होती, ज्याच्या आत किरणोत्सर्गी सामग्री ठेवली होती. यामुळे, कण (या प्रकरणात, दोन प्रोटॉन आणि दोन न्यूट्रॉन असलेले अल्फा कण), एक सोडून इतर सर्व दिशांना किरणोत्सर्गी पदार्थाद्वारे उत्सर्जित केले गेले, लीड स्क्रीनद्वारे शोषले गेले आणि अल्फा कणांचा फक्त एक निर्देशित किरण बाहेर पडला. स्लिट द्वारे.

अनुभव योजना

पुढे तुळईच्या मार्गावर अरुंद स्लिट्ससह आणखी अनेक लीड स्क्रीन उभ्या राहिल्या, ज्याने काटेकोरपणे विचलित होणारे कण कापले.

3.2 पद्धत मिलिकन

३.२.१. लघु चरित्र:

३.२.२. प्रथम अनुभव आणि समस्या सोडवणे:

पहिले प्रयोग खालीलप्रमाणे होते. फ्लॅट कॅपेसिटरच्या प्लेट्सच्या दरम्यान, ज्यावर 4000 V चा व्होल्टेज लागू केला गेला होता, एक ढग तयार झाला होता, ज्यामध्ये आयनांवर स्थिर पाण्याचे थेंब होते. प्रथम, विद्युत क्षेत्राच्या अनुपस्थितीत ढगाच्या शीर्षस्थानी पडणे दिसून आले. मग व्होल्टेज चालू करून एक ढग तयार झाला. ढग पडणे हे गुरुत्वाकर्षण आणि विद्युत शक्तीच्या प्रभावाखाली होते.
ढगातील थेंबावर कार्य करणार्‍या शक्तीचे ते मिळवत असलेल्या गतीचे गुणोत्तर पहिल्या आणि दुसर्‍या प्रकरणांमध्ये समान आहे. पहिल्या प्रकरणात, बल mg च्या बरोबरीचे आहे, दुसऱ्यामध्ये, mg + qE, जेथे q हा ड्रॉपचा चार्ज आहे, E ही विद्युत क्षेत्राची ताकद आहे. जर पहिल्या केसमधील वेग दुसऱ्या υ 2 मध्ये υ 1 असेल तर

हवेच्या स्निग्धतेवर ढग पडण्याच्या वेग υ चे अवलंबित्व जाणून, आपण इच्छित चार्ज q मोजू शकतो. तथापि, या पद्धतीने इच्छित अचूकता दिली नाही कारण त्यात काल्पनिक गृहीतके आहेत जी प्रयोगकर्त्याच्या नियंत्रणाबाहेर होती.

ही कल्पना अंमलात आणण्यासाठी, मिलिकेनने लहान आकाराच्या रिचार्जेबल बॅटरीची रचना केली ज्याने 10 4 V पर्यंतचा व्होल्टेज दिला (त्या काळासाठी ही प्रयोगकर्त्याची उत्कृष्ट कामगिरी होती). तिला "मोहम्मदच्या ताबूत" सारखे ढग निलंबित स्थितीत ठेवण्यासाठी पुरेसे मजबूत क्षेत्र तयार करावे लागले. मिलिकेन म्हणतात, “जेव्हा मी तयार होतो, आणि जेव्हा ढग तयार झाला तेव्हा मी स्विच चालू केला आणि ढग विद्युत क्षेत्रात होता. आणि त्या क्षणी ते माझ्या डोळ्यांसमोर वितळले, दुसऱ्या शब्दांत, संपूर्ण ढगाचा एक छोटासा तुकडा देखील शिल्लक नव्हता जो कंट्रोल ऑप्टिकल उपकरणाच्या मदतीने पाहिला जाऊ शकतो, जसे विल्सन आणि मी करणार होतो. सुरुवातीला मला असे वाटले की वरच्या आणि खालच्या प्लेट्समधील इलेक्ट्रिक फील्डमधील ट्रेसशिवाय ढग गायब होण्याचा अर्थ असा होतो की प्रयोग परिणामाविना संपला ... ”तथापि, विज्ञानाच्या इतिहासात अनेकदा घडले तसे अपयशाने उदयास आले. एका नवीन कल्पनेसाठी. तिने थेंबांच्या प्रसिद्ध पद्धतीकडे नेले. मिलिकेन लिहितात, “वारंवार केलेल्या प्रयोगांनी दाखवून दिले की ढग त्याच्या जागी एका शक्तिशाली विद्युत क्षेत्रात पसरल्यानंतर अनेक वैयक्तिक पाण्याचे थेंब ओळखले जाऊ शकतात” (माझ्याने जोर दिला. - V.D.). "दुर्दैवी" अनुभवामुळे बराच काळ समतोल राखण्याची आणि वैयक्तिक थेंबांचे निरीक्षण करण्याच्या शक्यतेचा शोध लागला.

३.२.३. स्थापना वर्णन:

चेंबर सी मध्ये 22 सेमी व्यासासह (त्यांच्यामधील अंतर 1.6 सेमी) गोल पितळ प्लेट्स एम आणि एनपासून बनविलेले सपाट कॅपेसिटर ठेवले होते. वरच्या प्लेटच्या मध्यभागी एक लहान छिद्र पी केले होते, ज्यामधून तेलाचे थेंब गेले. नंतरचे स्प्रेयरने तेलाचे जेट उडवून तयार केले गेले. काचेच्या लोकर असलेल्या पाईपमधून हवा पूर्वी धुळीपासून स्वच्छ केली जात होती. तेलाच्या थेंबांचा व्यास सुमारे 10 -4 सेमी होता.

बॅटरी B मधून कॅपेसिटर प्लेट्सवर 10 4 V चा व्होल्टेज लागू करण्यात आला. स्विचचा वापर करून, प्लेट्समध्ये शॉर्ट सर्किट करणे आणि त्याद्वारे विद्युत क्षेत्र नष्ट करणे शक्य होते.

प्लेट्स M आणि N मध्ये पडणारे तेलाचे थेंब मजबूत स्त्रोताद्वारे प्रकाशित होते. दुर्बिणीद्वारे किरणांच्या दिशेला लंबवत थेंबांचे वर्तन पाहिले गेले.

३.२.४. प्राथमिक शुल्काची गणना:

प्राथमिक शुल्काची गणना खालील बाबींच्या आधारे मिलिकनने केली होती. ड्रॉपची गती तिच्यावर कार्य करणार्‍या शक्तीच्या प्रमाणात असते आणि ती ड्रॉपच्या शुल्कावर अवलंबून नसते.
जर थेंब कंडेन्सरच्या प्लेट्समध्ये फक्त गुरुत्वाकर्षणाच्या क्रियेत υ वेगाने पडला, तर

जेव्हा गुरुत्वाकर्षणाच्या विरुद्ध निर्देशित केलेले क्षेत्र चालू केले जाते, तेव्हा क्रियाशील बल हा फरक qE - mg असेल, जेथे q हा ड्रॉपचा प्रभार आहे, E हे फील्ड सामर्थ्याचे मॉड्यूलस आहे.

ड्रॉप गती असेल:

υ 2 \u003d k (qE-mg) (2)

जर आपण समानता (1) ला (2) ने विभाजित केले तर आपल्याला मिळते

येथून

ड्रॉपने आयन कॅप्चर केला आणि त्याचा चार्ज q "एवढा झाला, आणि हालचालीचा वेग υ 2. या कॅप्चर केलेल्या आयनचा चार्ज e ने दर्शविला जाईल.

नंतर e = q "- q.

(3) वापरून, आम्हाला मिळते

दिलेल्या ड्रॉपसाठी मूल्य स्थिर आहे.

३.२.५. मिलिकन पद्धतीवरून निष्कर्ष

परिणामी, ड्रॉपद्वारे कॅप्चर केलेले कोणतेही शुल्क वेगातील फरक (υ " 2 - υ 2) च्या प्रमाणात असेल, दुसऱ्या शब्दांत, आयन कॅप्चर केल्यामुळे ड्रॉपच्या गतीतील बदलाच्या प्रमाणात! म्हणून, प्राथमिक शुल्काचे मोजमाप ड्रॉपद्वारे प्रवास केलेला मार्ग आणि या मार्गाने प्रवास केलेला वेळ मोजण्यासाठी कमी करण्यात आला. असंख्य निरीक्षणांनी सूत्र (4) ची वैधता दर्शविली आहे. असे दिसून आले की e चे मूल्य केवळ बदलू शकते. जंपमध्ये! शुल्क e, 2e, 3e, 4e इ. नेहमी पाळले जातात.

तेल (डायलेक्ट्रिक), ग्लिसरीन (सेमीकंडक्टर), पारा (कंडक्टर), मिलिकनचे थेंब शिंपडणे हे सिद्ध करते की कोणत्याही भौतिक स्वरूपाच्या शरीरावरील शुल्क अपवादाशिवाय सर्व प्रकरणांमध्ये कठोरपणे स्थिर मूल्याचे स्वतंत्र प्राथमिक भाग असतात. 1913 मध्ये, मिलिकनने असंख्य प्रयोगांचे परिणाम एकत्रित केले आणि प्राथमिक शुल्कासाठी खालील मूल्य दिले: e = 4.774. 10 -10 युनिट्स SGSE चार्ज करा. अशा प्रकारे, आधुनिक भौतिकशास्त्रातील सर्वात महत्त्वाच्या स्थिरांकांपैकी एक स्थापित झाला. इलेक्ट्रिक चार्ज निश्चित करणे ही एक साधी अंकगणित समस्या बनली आहे.

3.4 कॉम्प्टन इमेजिंग पद्धत:

निष्कर्ष:

प्राथमिक विद्युत शुल्काच्या मोजमापाने अनेक महत्त्वपूर्ण भौतिक स्थिरांक अचूकपणे निर्धारित करण्याची शक्यता उघडली.
e चे मूल्य आपोआप जाणून घेतल्याने मूलभूत स्थिरांक - Avogadro constant चे मूल्य निश्चित करणे शक्य होते. मिलिकनच्या प्रयोगांपूर्वी, वायूंच्या गतिज सिद्धांताने दिलेले अवोगॅड्रो स्थिरांकाचे फक्त अंदाजे अंदाज होते. हे अंदाज हवेच्या रेणूच्या सरासरी त्रिज्येच्या गणनेवर आधारित होते आणि ते 2 पासून बर्‍यापैकी विस्तृत श्रेणीमध्ये भिन्न होते. 10 23 ते 20 10 23 1/mol.

आपण असे गृहीत धरू की आपल्याला इलेक्ट्रोलाइट द्रावणातून गेलेला चार्ज Q आणि इलेक्ट्रोडवर जमा झालेल्या पदार्थ M चे प्रमाण माहित आहे. नंतर, जर आयनचा चार्ज Ze 0 बरोबर असेल आणि त्याचे वस्तुमान m 0 असेल, तर समानता

जमा केलेल्या पदार्थाचे वस्तुमान एका तीळएवढे असल्यास,

नंतर Q \u003d F- फॅराडे स्थिरांक, आणि F \u003d N 0 e, कुठून:

सध्या सर्वात अचूक मूल्ये आहेत:

e \u003d (4.8029 ± 0.0005) 10 -10. युनिट्स SGSE चार्ज करा;

N 0 \u003d (6.0230 ± 0.0005) 10 23 1 / mol.

N o जाणून घेतल्यास, 1 सेमी 3 मध्ये वायूच्या रेणूंची संख्या निश्चित करणे शक्य आहे, कारण वायूच्या 1 मोलने व्यापलेला खंड ज्ञात स्थिरांक आहे.