ミリカンの油滴実験とは

ミリカンの油滴実験

ミリカンの油滴実験の目的は、物理定数の一つである電気素量を求めることです。
物理学者ミリカンは、この電気素量の計測の研究により、ノーベル物理学賞を受賞しています。

ミリカンの油滴実験について調べてみたいと思います。

電気素量とは

電気素量について理解するためには、原子の構造　を復習しておく必要があります。

引用：　https://www.eia.gov/energyexplained/index.php?page=electricity_science

すべての物質は　原子(atoms)　から構成されています。

原子の中心には　原子核（nucleus）があり、
原子核は　陽子(protons）と　中性子(neutrons)  から成り立っています。
原子核の周りには、電子(electrons)  が存在しています。

陽子は正電荷を持ち、電子は負電荷を持ちます。中性子は電荷を持ちません。

通常原子は、陽子と電子の数は等しく、正の電荷の量と負の電荷の量はつりあってる状態です。

電荷とは

ウィキペディアでは

と説明されています。

　　　電荷には、正と負の2種類があります。

正電荷と負電荷

電荷は同種（正電荷同士、負電荷同士）の電荷間は反発しあう性質（斥力）があり、
異種（正と負）の電荷間はひきつけあう性質（引力）があります。

この正と負の電荷の量が同じ時が、電気的に中性な状態ということです。

引用元：　http://spmphysics.onlinetuition.com.my/2013/07/electric-charge.html

上の図は、電荷の量の関係を理解するのに役立ちました。

陽子1個がもつ電荷、電子1個がもつ電荷を 電気素量（elementary charge）と呼び、
電気量の単位となる物理定数です。

記号はeで表し、値は1.602176634×10⁻¹⁹ クーロン（C）です。

つまり、陽子の電気素量は1.602176634×10⁻¹⁹ クーロン（C）、電子の電気素量も1.602176634×10⁻¹⁹ クーロン（C）です。

ミリカンの油滴実験はどんなもの？

昔の科学者たちは、物体の最小単位を探求し、当時最小単位と思われていた原子から、さらに小さな電子を発見しました。

ミリカンの油滴実験では、その電子の電気素量を測定したわけです。

油滴実験に使った装置はこれです。

ミリカンの実験装置では、帯電させた油滴を、金属電極間に散布します。
油滴はゆっくり降下しますが、そこヘエックス線を照射して帯電させ、
電界を変化させて、油滴の落下速度の変化を顕微鏡で観測して油滴の電荷を測定しました。

測定値が常にある特定値の整数倍にあたることを見出し、その値を電気素量と呼び、電子一個が持つ電気量と定めました。

このサイトを参考にしました。とてもわかりやすい説明でした。

http://reshow.client.jp/local/htm/densi.html