Introduction
Robert Millikan se consacrait à l’enseignement et soulignait l’importance de l’apprentissage en laboratoire. Il a également occupé de nombreuses responsabilités administratives et de leadership dans le domaine des sciences. Les réalisations de Millikan ont été la conception et la mise au point d » expériences qui ont confirmé les théories scientifiques les plus importantes de son temps, fournir les implications pour la théorie atomique.,
petite ville
Robert Andrews Millikan est né le 22 mars 1868 à Morrison, Illinois, petit-fils de pionniers qui s’étaient réinstallés de la Nouvelle-Angleterre. Il était le deuxième fils de six enfants nés de Silas Franklin Millikan, un ministre congrégationaliste, et Mary Jane Andrews, ancienne doyenne des femmes à Olivet College, Michigan. En 1872, la famille déménage dans une autre petite ville, celle de Maquoketa, Iowa. Millikan a grandi en travaillant à la ferme et a fréquenté le lycée Maquoketa.,
carrière scientifique
Après un court passage en tant que journaliste de la Cour, Millikan est entré Oberlin College dans L’Ohio (alma mater de sa mère) et s’est spécialisé dans les classiques, mais a été persuadé par un conseiller d’adapter sa fascination pour les mathématiques à l’enseignement de la physique. Il continue d’enseigner la physique élémentaire après avoir obtenu son diplôme en 1891. Sa carrière scientifique a commencé par une bourse en physique à L’Université Columbia en 1893 et son premier doctorat en physique en 1895. Sa recherche doctorale portait sur la polarisation de la lumière incandescente.,
en 1895, Millikan déménage en Allemagne et étudie pendant un an avec Max Planck et Walther Nernst aux Universités de Gottingen et de Berlin, puis retourne aux États-Unis en 1896 pour rejoindre A. A. Michelson à L’Université de Chicago.
Millikan a épousé Greta Erwin Blanchard en 1902 et leur famille a grandi pour inclure trois fils.
consacré à l’enseignement, Millikan devient professeur en 1910, établissant un programme d’études et collaborant à de nombreux manuels qui mettent l’accent sur l’apprentissage en laboratoire de la physique d’Introduction aux niveaux secondaire et collégial.,
découverte importante
L’expérimentation continue a conduit Millikan à sa première découverte importante de la charge élémentaire de l’électricité grâce à l’utilisation de son élégante « méthode de chute de chute », mesurant la charge constante et les quanta des électrons, la détermination directe de la constante de Planck, la confirmation de la théorie atomique de la matière, D’importantes recherches sur le rayonnement cosmique et les phénomènes d’ionisation ont suivi.,
responsabilité
Millikan a assumé de nombreuses responsabilités administratives et de leadership dans le domaine des sciences: avec le Conseil national de recherches organisé par George Hale pendant la Première Guerre mondiale, L’American Association for the Advancement of Science et L’American Physical Society. Il a représenté les États-Unis à la Société des Nations et au Congrès international de Physique et a été consultant pour l’industrie.,
Caltech
en 1921, persuadé par George Hale et Arthur Noyes, Millikan quitte Chicago pour S’installer au California Institute of Technology de Pasadena, nouvellement créé, où il dirige le Norman Bridge Physics Laboratory. À Caltech, sa recherche centrée sur les » rayons cosmiques, »un terme qu » il a inventé pour décrire les particules de haute énergie qui frappent l » atmosphère de la Terre. Millikan est resté le leader de l »Institut comme il a grandi pour être de renommée mondiale, prenant finalement sa retraite en 1945.
la Religion vs, Science
cet éminent scientifique avec un père ecclésiastique, une éducation dans les classiques, et une carrière dans la science a consacré beaucoup d’efforts à concilier ses philosophies religieuses et scientifiques et a écrit et donné de nombreuses conférences sur ce sujet.
Robert Millikan est décédé le 19 décembre 1953 à Saint-Marin, en Californie, quelques semaines après la mort de sa femme.
théories importantes
Les réalisations de Robert Millikan ont été la conception et la mise au point d’expériences qui ont confirmé sans ambiguïté les théories scientifiques les plus importantes de son temps, fournissant les implications pour la théorie atomique.,
son expérience de goutte d’huile a confirmé l’existence de l’électron et déterminé avec précision sa charge. Son expérience sur l’effet photoélectrique a établi la double nature onde / particule de la lumière.
méthode de la goutte D’huile
Les exigences de Millikan dans la conception de son élégante et ingénieuse méthode de la goutte d’huile étaient:
(1) la création du corps le plus petit possible, complètement sphérique, homogène. Ce corps doit avoir une masse constante en l’absence de force gravitationnelle et de courants de convection interférents.,
(2) l’application d’un champ électrique pour mettre une charge sur la sphère, puis changer cette charge et mesurer la vitesse résultante de la sphère.
L’appareil Millikan construit a admis une goutte d’huile (provenant d’un atomiseur) dans une atmosphère stable de longueur fixe entre deux plaques métalliques qui ont appliqué un champ électrique fixe à la goutte. Un interrupteur dans le circuit permettait d’allumer et d’éteindre le champ.,
L’expérimentation de l’appareil impliquait de faire varier les paramètres: la distance mesurable parcourue par la goutte, la taille des plaques et les méthodes utilisées pour modifier la charge électrique de la sphère.
enfin, la taille de la goutte d’huile était d’un millième de millimètre de diamètre, le centimètre de trajet de la goutte d’huile était obtenu à partir de plaques de 22 cm de diamètre positionnées à 16 mm l’une de l’autre et la force de la charge appliquée était d’environ 6 000 volts par cm. Chacune de ces valeurs s’est avérée optimale; des variations ruineraient l’expérience.,
La gamme complète
parmi les sources utilisées pour changer la charge de la goutte étaient: bombardement alpha, bêta ou gamma par le radium, l’éclairage ultraviolet et l’irradiation aux rayons X-La gamme complète du spectre électromagnétique.
Les faits expérimentaux déterminés étaient: il y a une charge sur un électron, il y a une plus petite charge « unitaire », et la charge change en quantités discrètes ou « quanta ». »
Au fil des années d’études ultérieures, la valeur absolue de l’électron en unités électrostatiques absolues a été obtenue. Ils n’ont pas de dimensions mais sont simplement des charges ponctuelles de force électrique.,
ensuite, les principes de la théorie atomique ont émergé avec des observations selon lesquelles la masse des électrons chargés positivement est 1 845 fois celle des négatifs, le nombre de positifs et de négatifs dans un atome peut être mesuré et les négatifs sont distribués à travers le noyau et les régions extérieures de l’atome.
théorie des ondes
la théorie classique des ondes, publiée dans les années 1600, décrit la lumière comme un rayonnement d’ondes électromagnétiques se déplaçant dans un mouvement ondulatoire à travers l’espace à partir de sources telles que le soleil ou une ampoule.
vers 1900, Philipp Lenard a démontré une exception à la théorie acceptée., Il a montré que lorsque la lumière ultraviolette brillait sur deux plaques métalliques situées à une courte distance l’une de l’autre dans le vide, le courant électrique traversait le circuit. La lumière ultraviolette a frappé des électrons d’une plaque; ils ont volé vers l’autre plaque et ont terminé le circuit électrique. À un certain niveau de tension accru, le courant a cessé de circuler. Ce phénomène est connu sous le nom d’effet photoélectrique.
en 1905, Einstein proposa une explication de cet effet fondée sur les travaux de Max Planck., Il a déclaré que la lumière n’est pas distribuée en ondes continues, mais se déplace à partir d’un nombre fini de points d’énergie (quanta) qui se déplacent sans se diviser et ne peuvent être absorbés ou générés qu’en quantités entières; le comportement de la lumière ressemblait plus à un flux de particules qu’à une onde continue. C’est une particule qui fournit l’énergie pour expulser l’électron de la plaque métallique. Cette théorie a rencontré une résistance dans la communauté scientifique et restait à prouver expérimentalement.,
effet photoélectrique
Einstein a proposé l’équation:
E = hf-P
pour décrire l’énergie cinétique maximale de chaque électron s’échappant dans l’effet photoélectrique. E est l » énergie »d « échappement », f est la fréquence de la lumière incidente, P est la constante de Planck, et h est la « fonction de travail, » décrit par Robert Millikan comme « le travail nécessaire pour sortir l » électron du métal. »
Au cours d’un programme d’expérimentation de dix ans, Robert Millikan a conçu l’appareil pour vérifier la théorie D’Einstein., À l’intérieur d’une ampoule de verre évacuée, une plaque d’un métal alcalin, tel que le lithium, le sodium ou le potassium, était montée sur une roue qui passait devant un couteau grattoir, puis dans le chemin de la lumière monochromatique à diverses fréquences. Millikan a mesuré la tension requise pour empêcher le courant induit. Le graphique de la fréquence de la lumière incidente par rapport à la tension était une ligne droite. L »équation d » Einstein a été vérifiée.
malgré ses résultats expérimentaux, Millikan a mis du temps à être complètement convaincu de la théorie d »Einstein., La Confirmation d’expériences ultérieures sur le sujet par d’autres scientifiques a finalement changé d’avis. La théorie moderne de la lumière contient à la fois les propriétés d’onde et les propriétés de particule (photon) de la lumière.