العالم ميليكان

 

مقطع فيديو

العالم ميليكان


ولد (Robert Andrews Millikan) روبرت أندروس ميليكان في عام 1868 في موريسون باليينوى وتوفي عام 1953 بعد دراسته في الولايات المتحدة وألمانيا شغل ميليكان منصب الأستاذية في جامعة شيكاغو وفيما بعد في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا باسادينا .

جائزة نوبل
حصل ميليكان على جائزة نوبل في العام 1923 وذلك عن اعماله قياس شحنة الالكترون واعماله في الظاهرة الكهروضوئية او ما يعرف بالمفعول الكهروضوئي وهو انبعاث الالكترونات من بعض الموصلات عند سقوط الضوء عليها وقد حيرت هذه الظاهرة العلماء.

ميليكان معروف على وجه الخصوص لتعيينه لشحنة الإلكترون ( بالاستفادة من التأثير التأييني لأشعة رونتجن ) وذلك عن طريق تجربته المشهورة والمعروفة بقطرة الزيت ولشغله على التأثير الكهرضوئي وقد تسلم جائزة نوبل نتيجة لدراساته السابقة عام 1923


تجربة قطرة الزيت :

تمكن العالم ميليكان ومساعدوه ( 1909 - 1913 ) من قياس كم الشحنة أو شحنة الإلكترون e لأول مرة
ووضحت هذه التجربة دون أدنى شك أن الشحنة مكماة

و استخدم آلة لرش رذاذ الزيت عبر جهاز يحتوي على قطبين (سالب و موجب) وباستخدامه لمايكرسكوب لاحظ أنه حين دخول الرذاذ عبر الفتحة إلى الجهاز فإنّ بعض من الرذاذ يبقى معلق ( لايتحرك إلى الأعلى ولا إلى الأسفل) فاستنتج وجود شحنة عليها عند وقوعها بين قوى جذب متساوية من كلا القطبين ستبقى ثابتة دون حراك . وقام بحساب الشحنة الموجودة على الرذاذ وبذلك تمكن ميليكان من حساب أصغر شحنة ممكنة
( شحنة الإلكترون) .






يتكون الجهاز أساساً من لوحين معدنيين متوازيين بينهما مسافة 1 مم تقريباً
ومساحة سطح كل منهما 100 سم2
بينهما فرق جهد معروف يمكن تغيير قيمته
و ينشأ من فرق الجهد مجال كهربائي E = V/D بين اللوحين
حيث d هي المسافة بين اللوحين
و إذا ما وجدت قطرة زيت مشحونة ( ذات كتلة m وشحنة q ) بين اللوحين
فإن قوة رأسية سوف تؤثر عليها
وبضبط قيمة فرق الجهد بين اللوحين يمكن جعل هذه القوة الرأسية مساوية في المقدار ومضادة في الإتجاه لقوة الجاذبية على القطرة mg
وحين يتم هذا تكون محصلة القوى على القطرة صفراً


وتبقى بلا حركة أي




















عندما يكون المجال الكهربائي E وكتلة القطرة m و عجلة الجاذبية الأرضية g
فإن الشحنة q التي على القطرة يمكن تعيينها

وقام ميليكان من الناحية العملية بالسماح لقطرات دقيقة جداً من الزيت بالتناثر من مرذاذ ( بخاخة )لكي تهبط من فتحة صغيرة في اللوح المعدني العلوي
يحتوي عدد كبير من هذه القطرات على شحنات كهربائية فائضة تكونت نتيجة لاحتكاك القطرات مع بعضها
أثناء خروجها من المرذاذ
ويسلط ضوء قوي على القطرات أثناء نزولها بين اللوحين مما يجعلها تتلألأ ويمكن مشاهدتها بسهولة خلال المجهر
وقد أمكن أيضاً تغيير الشحنة على القطرات وذلك بتعريض المنطقة الكائنة بين اللوحين لشعاع ضعيف من أشعة X
كلما دعت الحاجة لذلك

حسب المجال الكهربي بين اللوحين وعن طريق قياس المسافة بين اللوحين d وفرق الجهد V بين اللوحين
ولايجاد كتلة قطرة من الزيت m قام ميليكان بقياس الزمن الذي تستغرقه القطرة في الهبوط مسافة معينة خلال الهواء
في حالة عدم وجود مجال كهربي
ولما كانت قطرة الزيت تتحرك بسرعة ثابتة - هي السرعة النهائية لها - خلال المسافة المحددة
فإن قوى الجاذبية mg تساوي قوة اللزوجة والاحتكاك بين قطرة الزيت والهواء
وإذا ما اعتبرنا قوة اللزوجة تتناسب طردياً مع مربع سرعة القطرة c

حيث أحد المصادر الأساسية للخطأ في التجربة مرتبطاً بثابت التناسب في هذه العلاقة
ونستخدم قانون ستوكسي stokes low لايجاد قوة اللزوجة
















وبذلك عن طريق هذا القانون توصل إلى قيمة الشحنة الكهربائية المكماة وهي

1.6 × 10 ^ - 19 كولوم

ورمزها e

وكل الشحنات في الطبيعة هي مضاعفات صحيحة لهذه الكمية

( والله تعالى أعلم )