密立根油滴實驗(油滴實驗)

密立根油滴實驗

油滴實驗一般指本詞條

油滴實驗(Oil-drop experiment),是羅伯特·安德魯·密立根與其學生哈維·福萊柴爾(Harvey Fletcher)於1909年在美國芝加哥大學瑞爾森物理實驗室(Ryerson Physical Laboratory)所進行的一項物理學實驗,該實驗首次測量出了電子電荷量。羅伯特·密立根因而獲得1923年的諾貝爾物理學獎

基本介紹

  • 中文名:密立根油滴實驗
  • 外文名:Oil-drop experiment 
  • 地點:美國芝加哥大學 
  • 領域:物理 
  • 時間:1907-1913年 
  • 實驗目的:測定電子的電量 
簡介,實驗裝置,實驗的瑕疵,外部連結,

簡介

油滴實驗(Oil-drop experiment),是羅伯特·密立根與哈維·福萊柴爾(Harvey Fletcher)在1909年所進行的一項物理學實驗。羅伯特·密立根因而獲得1923年的諾貝爾物理學獎
此實驗的目的是要測量單一電子電荷。方法主要是平衡重力電力,使滴懸浮於兩片金屬電極之間。並根據已知的電場強度,計算出整顆油滴的總電荷量。重複對許多油滴進行實驗之後,密立根發現所有油滴的總電荷值皆為同一數字的倍數,因此認定此數值為單一電子的電荷e
庫侖

實驗裝置

密立根設定了一個均勻電場,方法是將兩塊金屬板以水平方式平行排列,作為兩極,兩極之間可產生相當大的電位差。金屬板上有四個小洞,其中三個是用來將光線射入裝置中,另外一個則設有一部顯微鏡,用以觀測實驗。噴入平板中的油滴可經由控制電場來改變位置。
為了避免油滴因為光線照射蒸發而使誤差增加,此實驗使用蒸氣壓較低的油。其中少數的油滴在噴入平板之前,因為與噴嘴摩擦而獲得電荷,成為實驗對象。

實驗的瑕疵

理查·費曼曾經在1974年,於加州理工學院的一場畢業典禮演說中敘述“草包族科學”(Cargo cult science)時提到:
從過往的經驗,我們學到了如何應付一些自我欺騙的情況。舉個例子,密立根做了個油滴實驗,量出了電子的帶電量,得到一個今天我們知道是不大對的答案。他的資料有點偏差,因為他用了個不準確的空氣粘滯係數數值。於是,如果你把在密立根之後、進行測量電子帶電量所得到的資料整理一下,就會發現一些很有趣的現象:把這些資料跟時間畫成坐標圖,你會發現這個人得到的數值比密立根的數值大一點點,下一個人得到的資料又再大一點點,下一個又再大上一點點,最後,到了一個更大的數值才穩定下來。
為什麼他們沒有在一開始就發現新數值應該較高?——這件事令許多相關的科學家慚愧臉紅——因為顯然很多人的做事方式是:當他們獲得一個比密立根數值更高的結果時,他們以為一定哪裡出了錯,他們會拚命尋找,並且找到了實驗有錯誤的原因。另一方面,當他們獲得的結果跟密立根的相仿時,便不會那么用心去檢討。因此,他們排除了所謂相差太大的資料,不予考慮。我們現在已經很清楚那些伎倆了,因此再也不會犯同樣的毛病。
密立根油滴實驗60年後,史學家發現,密立根一共向外公布了58次觀測數據,而他本人一共做過140次觀測。他在實驗中通過預先估測,去掉了那些他認為有偏差,誤差大的數據。

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