تجربة ميليكان وكيفية قياس مقدار شحنة الالكترون المنفرد

تجربة ميليكان والتى يطلق عليها تجربة قطرة الزيت تهدف الى قياس الشحنة الاولية اى مقدار شحنة الالكترون والتى اقامها العالم روبرت ميليكان فى عام 1909 م وسنتعرف على الجهاز الذى قام بصنعه لقياس مقدار الشحنة والذى يحتوى على زوج من الصفائح المعدنية الافقية المتوازية وفى هذه المقالة سوف نتعرف على معلومات عن ما قبل النظرية والعلماء اللذين سبقوا ميليكان وعن تجربة ميليكان وكل ما يتعلق بها.
 

ما قبل تجربة ميليكان

لم يكن هناك نموذج واضح للذرة وبنيتها حيث ان اغلب الفيزيائين كانو يعتقدون ان الذرة عبارة عن جسيم لا يمكن تجزئته عل الرغم من التجارب التى اجريت والتى قام بها الكثير من العلماء مثل بيكريل ومارى كورى والتى بثت الشك فى بنية الذرة واختلفت النطريات التى توصل اليها العلماء وكان اولها مع فاراداى الذى اثبت ان الشحنة مكماة وبعده ماكسويل الذى ايده فى الراى وقال ان الشحنة مثل الكتلة يمكن تجزئتها الى ما لا نهاية وفى عام 1891 اطلق العالم جورج ستوني اسم جديد وهو لالكترون ليدل على اقل مقدار للشحنة السالبة وبعدها تغير نظرة العلماء للامور وعرفو مقدار شحنة الالكترون انه جسيم يدور حول النواة ولكن فى تلك الفترة الافكار لم تكن واضحة فهى بلا دليل تجريبي كما انهم لا يعرفون هل الذرة تنقسم ام لا حتى جاء العالم الفيزيائى طومسون ليثبت لنا ان الاليكترون هو شحنه سالبة وقام بالعديد من التجارب ليثبت صحة نظرياته من خلال اشعة الكاثود وقد لاحظ ان الشعاع الضوئى فى انبوبة الكاثود تجاذبت مع الشحنة الموجبة وتنافرت مع الشحنة السالبة واثبت بذك ان الذرة هى كيان يحتوى على جسيمات اصغر بكثير وقام طومسون بحساب مقدار شحنة الالكترون بالنسبة الى كتلته ولكنه لم يستطع حسابها منفرده لذا جاء ميليكان بفكرة رائعه لحساب مقدار الشحنة منفردة وسوف ندرس تجربة ميليكان لحساب شحنة الالكترون .
 

تجربة ميليكان لحساب شحنة الالكترون

قام بالتجربة العالم روبرت ميليكان

الهدف من التجربة :

حساب شحنة الالكترون منفرد كما انه استطاع ان يثبت ان الالكترون المنفرد لا يمكن ان يحمل شحنة اصغر منها

فكرة التجربة :

• قام العالم روبرت بشحن قطرة زيت صغيرة وقام بقياس مقدار المجال الكهربائي الذى يستطيع ان يوقف سقوط هذه القطرة واستطاع حساب كتلة قطرة الزيت ومقدار قوة الجاذبية بالقانون الاتى ( قوة الجاذبية = الكتلة * تسارع الجاذبية الارضية ) من هنا استطاع حساب شحنة قطرة الزيت.
• لاحظ العالم ان الشحنة هى دائما مضاعفات العدد -1.6×10-19 كولوم وهى بالفعل اقل شحنة وجدها.
• اثبت بذلك ان الالكترون يحمل شحنة لا يمكن الحصول على جزء منها دون الاخر.

كيفية عمل التجربة :

استطاع العالم روبورت تصميم جهاز لقياس شحنة الالكترون المنفرد فقد صمم بخاخ يقوم بضخ قطرات الزيت داخل الغرفة وبهذه الطريقة تتمكن جزيئات الزيت من العبور من خلال فتحة صغيرة تفصل الغرفة العلوية عن السفلية وترك العالم بعض القطرات تنزل الى الغرفة السفلية لتتحرك نحو الاسفل بتأثير الاذبية ولكنها توقفت بعد مدة قصيرة نظرا لانها وصلت الى السرعة الحدية وهذا اجبرها على التوقف وتمكن ميليكان حساب كتلة كل قطرة زيت .

كيف تم حساب كتلة قطرة الزيت