ケースファイル:Robert A.Millikan

はじめに

Robert Millikanは教育に専念し、実験室ベースの学習の重要性を強調しました。 彼はまた、科学の分野で多くの管理とリーダーシップの責任を果たしました。 ミリカンの業績は、彼の時間の最も重要な科学理論を確認した実験の設計と微調整であり、原子理論への影響を提供しました。,

小さな町

ロバート*アンドリュース*ミリカンは月に生まれました22,1868モリソンで,イリノイ州,ニューイングランドから移住していた開拓者の孫. 彼は会衆派の牧師であったサイラス-フランクリン-ミリカンと、ミシガン州オリベット-カレッジの元女性学部長であったメアリー-ジェーン-アンドリュースの間に生まれた。 1872年、家族は別の小さな町、アイオワ州マコケタに引っ越した。 ミリカンは農場で働いて育ち、マコケタ高校に通った。,

科学キャリア

裁判所の記者としての短いスティントの後、ミリカンはオハイオ州のOberlin College(彼の母親の母校)に入学し、古典を専攻しましたが、数学との彼の魅力を物理学を教えることに適応させるために顧問によって説得されました。 彼は1891年に卒業した後、初等物理学を教え続けました。 彼の科学的なキャリアは、1893年にコロンビア大学で物理学のフェローシップに進み、1895年に物理学の彼の最初の博士号を取得しました。 彼の博士研究は、白熱光の偏光に関するものであった。,

1895年、ミリカンはドイツに移り、ゴッティンゲン大学とベルリン大学でマックス-プランクとヴァルター-ネルンストに一年間学び、1896年にアメリカに戻り、シカゴ大学のA-A-マイケルソンに加わった。

ミリカンは1902年にグレタ-アーウィン-ブランチャードと結婚し、彼らの家族は三人の息子を含むように成長した。

教育に専念し、ミリカンは1910年に教授となり、カリキュラムを確立し、高校と大学レベルでの入門物理学の実験室ベースの学習を強調した多くの教科書,

重要な発見

実験を続けることで、ミリカンはエレガントな”落下ドロップ法”を使用して、電子の一定の電荷と量子を測定し、プランク定数の直接決定、物質の原子理論の確認、紫外線放射レベルを超えた分光法の実験を通じて、電気の基本電荷の最初の重要な発見に至った。 宇宙放射線と電離現象に関する重要な研究が続いた。,

責任

ミリカンは、第一次世界大戦中にジョージ-ヘイルが組織した国立研究評議会、アメリカ科学振興協会、アメリカ物理学会など、科学における多くの行政およびリーダーシップの責任を負った。 彼は国際連盟と国際物理会議でアメリカ合衆国を代表し、産業のコンサルタントでした。,

Caltech

1921年、ジョージ-ヘイルとアーサー-ノイエスの説得により、ミリカンはシカゴからパサデナに新しく設立されたカリフォルニア工科大学に移り、ノーマン-ブリッジ物理学研究所の所長となった。 カリフォルニア工科大学では、地球の大気に衝突する高エネルギー粒子を表現するために発明した”宇宙線”を中心とした研究を行っていました。 それは最終的に1945年に引退し、世界的に有名に成長したとしてミリカンは研究所のリーダーのままでした。

宗教対, 科学

聖職者の父、古典の教育、科学のキャリアを持つこの著名な科学者は、彼の宗教的、科学的哲学を調和させるために多くの努力を捧げ、このトピックについて広く書いて講義しました。

ロバート-ミリカンは19日、1953年にカリフォルニア州サンマリノで妻の死から数週間以内に亡くなった。

重要な理論

ロバート-ミリカンの業績は、原子理論への影響を提供し、彼の時間の最も重要な科学理論を明確に確認した実験の設計と微調整,

彼の油滴実験は、電子の存在を確認し、その電荷を正確に決定した。 光電効果に関する彼の実験は、光の波と粒子の二重性を確立しました。

オイルドロップメソッド

彼のエレガントで独創的なオイルドロップメソッドを設計する際のミリカンの要件は次のとおりでした。

(1)可能な限り最小の、完全に球形の、均質なボディの作成。 この物体は、干渉する重力および対流電流がない場合に一定の質量を有さなければならない。,
(2)電場を印加して球に電荷を置き、この電荷を変化させ、球の結果として生じる速度を測定する。

Millikanが構築した装置は、液滴に固定電界を印加した二つの金属板の間の固定長の安定した雰囲気の中に(噴霧器から)油滴を認めた。 回路内のスイッチにより、フィールドのオンとオフが可能になりました。,

装置を用いた実験では、液滴が移動した測定可能な距離、プレートのサイズ、および球の電荷を変化させるために使用される方法などのパラメータを変えることが含まれた。

最後に、油滴の大きさは直径ミリメートルの千分の一であり、油滴の移動経路のセンチメートルは直径22cmのプレートから16mm離れて配置され、印加された電荷の強さはcm当たり約6,000ボルトであった。 これらの値のそれぞれが最適であることが証明されました。,

完全な色域

ドロップの電荷を変更するために使用されるソースの中では、ラジウム、紫外線照明、およびX線照射からのアルファ、ベータ、またはガンマ

決定された実験的事実は、電子に電荷があり、最小の”単位”電荷があり、離散量または”量子”の電荷が変化することである。”

さらなる研究の年にわたって、絶対静電単位での電子の絶対値が得られました。 それらは次元を持たないが、単に電気力の点電荷である。,

次に、原子理論の原理は、正に帯電した電子の質量がネガの1,845倍であり、原子中のポジティブとネガの数を測定することができ、ネガは原子の核

波動理論

1600年代に発表された古典的な波動理論は、太陽や電球などの光源から空間を波動運動で移動する電磁波として光を記述し

1900年頃、Philipp Lenardは受け入れられた理論の例外を示しました。, 彼は、真空中で短い距離に置かれた二つの金属板に紫外線を照射すると、回路に電流が流れることを示しました。 紫外線は一方のプレートからいくつかの電子をノックし、もう一方のプレートに飛んで電気回路を完成させました。 ある程度の電圧レベルでは、電流は流れなくなりました。 この現象は光電効果として知られています。

1905年、アインシュタインはマックス-プランクの研究に基づいてこの効果の説明を提案した。, 彼は、光は連続波に分布するのではなく、分割することなく移動し、吸収または生成することができる有限数のエネルギー点(量子)のように移動すると述べた。 金属板から電子を排出するためにエネルギーを供給するのは粒子です。 この理論は科学界の抵抗に会い、実験的に証明されたままでした。,

光電効果

アインシュタインは、方程式を提案した:
e=hf-P
光電効果における各エスケープ電子の最大運動エネルギーを記述する。 Eは”逃げる”エネルギー、fは入射光の周波数、Pはプランク定数、hは”仕事関数”であり、Robert Millikanは”金属から電子を取り出すのに必要な仕事”と記述しています。”

実験の十年間のプログラムにわたって、ロバート*ミリカンは、アインシュタインの理論を検証するための装置を考案しました。, 排気されたガラス球の中で、リチウム、ナトリウム、またはカリウムのようなアルカリ金属の版はスクレーパーのナイフを過ぎて、次にさまざまな頻度で単色光の道に動いた車輪に取付けられました。 Millikanは誘導電流を防ぐために必要な電圧を測定しました。 入射光周波数と電圧のグラフは直線であった。 アインシュタインの方程式を検証した。

彼の実験結果にもかかわらず、ミリカンは完全にアインシュタインの理論を確信するためにいくつかの時間がかかりました。, 他の科学者によるトピックに関する後の実験からの確認は、最終的に彼の心を変えた。 現代の光理論には、光の波動特性と粒子(光子)特性の両方が含まれています。

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