Millikan’ın Yağ Damlası Deneyi Nedir? Nasıl Yapılır? Sonucunun Anlamı

0
Advertisement

Millikan’ın Yağ Damlası deneyi nedir, nasıl yapılır, neyi ispatlar? Millikan’ın Yağ Damlası deneyinin açıklaması, sonucun yorumlanması

Millikan’ın Yağ Damlası Deneyi

Millikan’ın Yağ Damlası Deneyi

1909’da Robert Millikan ve Harvey Fletcher bir elektronun yükünü belirlemek için yağ damlası deneyi yaptılar. Aşağı doğru olan yerçekimi kuvvetini yukarı çekme ve elektrik kuvvetleri ile dengeleyerek iki metal elektrot arasında küçük yüklü yağ damlacıklarını asılı tuttular. Yağın yoğunluğu biliniyordu, bu nedenle Millikan ve Fletcher damlacık kütlelerini gözlenen yarıçaplarından belirleyebildiler (çünkü yarıçaplardan hacmi ve dolayısıyla kütleyi hesaplayabiliyorlardı). Bilinen elektrik alanını, yerçekimi ve kütle değerlerini kullanarak, Millikan ve Fletcher mekanik dengedeki yağ damlacıkları üzerindeki yükü belirlediler. Deneyi tekrarlayarak, suçlamaların hepsinin temel değerin katları olduğunu doğruladılar. Bu değeri, şu anda kabul edilen \displaystyle 1,5924x{{10}^{{-19}}} C değerinin % 1’i dahilinde \displaystyle 1,602176487x{{10}^{{-19}}} Coulombs (C) olarak hesapladılar. Bunun, tek bir elektronun yükü olduğunu öne sürdüler.

  • Millikan’ın yağ damlası deneyi bir elektronun yükünü ölçtü. Bu deneyden önce atomaltı parçacıkların varlığı evrensel olarak kabul edilmemişti.
  • Millikan’ın aparatı, yalıtım malzemesi ile ayrı tutulan paralel bir çift metal plaka arasında oluşturulan bir elektrik alanı içeriyordu. Elektrik yüklü yağ damlacıkları elektrik alanına girdi ve saha değiştirilerek iki plaka arasında dengelendi.
  • Yüklü damlalar sabit bir oranda düştüğünde, üzerindeki yerçekimi ve elektrik kuvvetleri eşitti.

Süreç nasıl çalıştı?

Aşağıdaki şekilde Millikan’ın yağ damlası deneyinin basitleştirilmiş bir şeması gösterilmektedir. Aparat bir çift metal plaka ve belirli bir tip yağ içermiştir. Millikan ve Fletcher, bir vakum cihazında kullanılmak üzere tasarlananlar gibi son derece düşük buhar basıncına sahip bir yağ kullanmanın en iyisi olduğunu keşfettiler. Sıradan yağ, ışık kaynağının ısısı altında buharlaşarak, yağın kütlesinin deney boyunca değişmesine neden olur.

Paralel bir çift yatay metal plaka boyunca potansiyel bir fark uygulayarak, aralarındaki boşlukta düzgün bir elektrik alanı oluşturuldu. Plakaları birbirinden ayırmak için bir yalıtım malzemesi halkası kullanıldı. Halkaya dört delik açıldı – üçü parlak bir ışıkla aydınlatmak için ve diğeri mikroskoptan izlemek için. Plakaların üzerindeki bir odaya ince bir yağ damlacıkları buğusu püskürtülmüştür. Yağ damlaları, püskürtülürken nozul ile sürtünme yoluyla elektriksel olarak yüklendi. Alternatif olarak, yük bir iyonlaştırıcı radyasyon kaynağı (bir X-ışını tüpü gibi) dahil edilerek indüklenebilir.

Advertisement

Millikan’ın Yağ Damlası Deneyi

Bu cihaz paralel bir çift yatay metal plakaya sahiptir. Aralarında düzgün bir elektrik alanı oluşturulur. Halkanın aydınlatma için üç deliği ve mikroskopta görüntülenmesi için bir deliği vardır. Damlaların elektriksel olarak yüklendiği odaya belirli bir yağ türü püskürtülür. Damlacıklar plakalar arasındaki boşluğa girer ve plakalar arasındaki voltaj değiştirilerek kontrol edilebilir.
Damlacıklar plakalar arasındaki boşluğa girdi ve şarj edildikleri için plakalar arasındaki voltaj değiştirilerek kontrol edilebilirler. Başlangıçta, elektrik alan kapalıyken yağ damlalarının plakalar arasına düşmesine izin verilmiştir. Bölmedeki hava ile sürtünme nedeniyle hızla terminal hızına ulaşırlar. Elektrik açılır, bazı damlalar (yüklü olanlar) yükselmeye başlar. Bunun nedeni, yukarı doğru elektrik kuvvetinin, FE, onlar için aşağı doğru yerçekimi kuvvetinden daha büyük olmasıdır, g. (Yüklü bir lastik çubuk, kağıt parçalarını aynı şekilde çekebilir.) Rahat gözlemlenen bir damla seçilir, görüş alanının ortasında tutulur ve diğer tüm damlalar düşene kadar voltajı sırayla kapatılır. Deney bu tek damla ile devam eder.

Deneyin Sonucunun Yorumlanması

Millikan’ın deneyi, damlaların sabit bir oranda düşmesi anlamına geliyordu. Bu sabit oranda, damladaki yerçekimi kuvveti ve elektrik alanının damla üzerindeki kuvveti eşittir:

\displaystyle {{F}_{{alt}}}={{F}_{{ust}}}

Advertisement

\displaystyle q.\overrightarrow{E}=mg

\displaystyle q.\frac{V}{d}=mg

\displaystyle q=\frac{{mgd}}{V}

Millikan’ın bir elektronun yükünü nasıl hesapladığını görebilirsiniz. Millikan, tüm damlaların \displaystyle 1,6x{{10}^{{-19}}} C’nin katları olan yüklere sahip olduğunu buldu.

Advertisement

Millikan ve Fletcher’ın yağ damlası deneyleri sırasında, atomaltı parçacıkların varlığı evrensel olarak kabul edilmedi. 1897’de katot ışınları ile deney yapan J. J. Thomson, bir hidrojen atomundan yaklaşık 1.840 kat daha küçük bir kütleye sahip negatif yüklü “cisimcikler” keşfetti. George FitzGerald ve Walter Kaufmann da benzer sonuçlar buldular. 1923’te Millikan bu deney nedeniyle Nobel Fizik Ödülü’nü kazandı.

Bir elektronun yükünü ayırt etmenin yanı sıra, yağ damlası deneyinin güzelliği, yükün gerçekten nicelleştirildiğini gösteren basit ve zarif gösterisinde yatar. Deney, o zamandan beri fizik öğrencileri tarafından tekrarlandı – ancak oldukça pahalı ve düzgün bir şekilde yapılması zordur.


Bir Yorum Yazmak İster misiniz?