Inleiding
Robert Millikan was gewijd aan het onderwijs en benadrukte het belang van laboratoriumgebaseerd leren. Hij had ook veel administratieve en leidinggevende verantwoordelijkheden op het gebied van wetenschap. Millikan ‘ s prestaties waren het ontwerp en de fine-tuning van experimenten die de belangrijkste wetenschappelijke theorieën van zijn tijd bevestigd, het verstrekken van de implicaties voor de atoomtheorie.,Robert Andrews Millikan werd geboren op 22 maart 1868 in Morrison, Illinois, als kleinzoon van pioniers die uit New England waren verhuisd. Hij was de tweede zoon van zes kinderen geboren Silas Franklin Millikan, een congregationalistische minister, en Mary Jane Andrews, voormalig decaan van vrouwen op Olivet College, Michigan. In 1872 verhuisde het gezin naar een andere kleine stad, die van Maquoketa, Iowa. Millikan groeide op met werken op de boerderij en ging naar de Maquoketa High School.,na een korte periode als hofverslaggever ging Millikan naar het Oberlin College in Ohio (de alma mater van zijn moeder) en studeerde hij af in de klassieken, maar werd door een adviseur overgehaald om zijn fascinatie voor wiskunde aan te passen aan het lesgeven in de natuurkunde. Hij bleef lesgeven in elementaire natuurkunde na zijn afstuderen in 1891. Zijn wetenschappelijke carrière ging over tot een Fellowship in de natuurkunde aan de Columbia University in 1893 en zijn eerste doctoraat in de natuurkunde in 1895. Zijn promotieonderzoek betrof de polarisatie van gloeiend licht.,in 1895 verhuisde Millikan naar Duitsland en studeerde een jaar bij Max Planck en Walther Nernst aan de universiteiten van Gottingen en Berlijn.Millikan trouwde in 1902 met Greta Erwin Blanchard en hun familie groeide uit tot drie zonen.in 1910 werd Millikan professor aan de Universiteit van Cambridge, waar hij een curriculum opstelde en samenwerkte aan veel studieboeken die de nadruk legden op het leren in het laboratorium in de natuurkunde op het niveau van de middelbare school en de universiteit.,de voortdurende experimenten leidden Millikan tot zijn eerste belangrijke ontdekking van de elementaire lading van elektriciteit door gebruik te maken van zijn elegante “falling drop method”, het meten van de constante lading en kwanta van elektronen, de directe bepaling van Planck ‘ s constante, bevestiging van de atomaire theorie van de materie, en experimenten in spectroscopie voorbij ultraviolette straling. Belangrijk onderzoek naar kosmische straling en ionisatie fenomenen volgde.,Millikan nam veel administratieve en leidinggevende verantwoordelijkheden op zich in de wetenschap: met de National Research Council georganiseerd door George Hale tijdens de Eerste Wereldoorlog, de American Association for the Advancement of Science en de American Physical Society. Hij vertegenwoordigde de Verenigde Staten bij de Volkenbond en het International Congress of Physics en was consultant voor de industrie.,in 1921 verhuisde Millikan, overtuigd door George Hale en Arthur Noyes, van Chicago naar het nieuw opgerichte California Institute of Technology in Pasadena en de directeur van het Norman Bridge Physics Laboratory. Bij Caltech richtte zijn onderzoek zich op “kosmische stralen”, een term die hij uitvond om deeltjes met hoge energie te beschrijven die de atmosfeer van de Aarde raken. Millikan bleef het Instituut ‘ s leider als het groeide naar wereldfaam te zijn, eindelijk met pensioen in 1945.
religie vs., Wetenschap
deze eminente wetenschapper met een geestelijke vader, een opleiding in de klassieken, en een carrière in de wetenschap wijdde zich aan het verzoenen van zijn religieuze en wetenschappelijke filosofieën en schreef en doceerde breed over dit onderwerp.Robert Millikan overleed op 19 December 1953 in San Marino, Californië, enkele weken na de dood van zijn vrouw.Robert Millikan ‘ s prestaties waren het ontwerpen en verfijnen van experimenten die ondubbelzinnig de belangrijkste wetenschappelijke theorieën van zijn tijd bevestigden, wat de implicaties voor de atoomtheorie opleverde.,zijn oliedruppelexperiment bevestigde het bestaan van het elektron en bepaalde nauwkeurig de lading ervan. Zijn experiment met het foto-elektrisch effect stelde de Golf/deeltje duale aard van licht vast.
Oliedruppelmethode
Millikan ‘ s vereisten bij het ontwerpen van zijn elegante en ingenieuze oliedruppelmethode waren:
(1) het creëren van het kleinst mogelijke, volledig bolvormige, homogene lichaam. Dit lichaam moet een constante massa hebben bij afwezigheid van storende gravitatiekracht en convectiestromen.,
(2) de toepassing van een elektrisch veld om een lading op de bol te plaatsen, dan deze lading te veranderen en de resulterende snelheid van de bol te meten.
Het apparaat dat Millikan bouwde, liet een oliedruppel (van een verstuiver) toe in een stabiele atmosfeer van vaste lengte tussen twee metalen platen die een vast elektrisch veld op de druppel toepasten. Met een schakelaar in het circuit kon het veld worden in-en uitgeschakeld.,
experimenteren met het apparaat waarbij de parameters werden gewijzigd: de meetbare afstand van de afgelegde Val, de grootte van de platen en de methoden die werden gebruikt om de elektrische lading van de bol te veranderen.
ten slotte was de grootte van de oliedruppel een duizendste van een millimeter in diameter, de centimeter van de reisweg voor de oliedruppel werd verkregen uit platen met een diameter van 22 cm die 16 mm Uit elkaar lagen, en de sterkte van de toegepaste lading was ongeveer 6.000 volt per cm. Elk van deze waarden bleek optimaal; variaties zouden het experiment ruïneren.,
het volledige gamma
van de bronnen die werden gebruikt om de vallading te veranderen waren: alfa -, bèta—of gammastraalbombardement van radium, ultraviolette verlichting en röntgenstraling-het volledige gamma van het elektromagnetische spectrum.
de experimentele feiten waren: er is een lading op een elektron, er is een kleinste” eenheid ” lading, en de lading verandert in discrete hoeveelheden of “kwanta.”
gedurende jaren van verder onderzoek werd de absolute waarde van het elektron in absolute elektrostatische eenheden verkregen. Ze hebben geen afmetingen, maar zijn gewoon puntladingen van elektrische kracht.,vervolgens kwamen de principes van de atoomtheorie naar voren met observaties dat de massa van positief geladen elektronen 1.845 keer die van negatieven is, het aantal positieve en negatieve in een atoom kan worden gemeten, en de negatieven worden verdeeld door de kern van het atoom en de buitenste gebieden.
golftheorie
De klassieke golftheorie, gepubliceerd in de jaren 1600, beschreef licht als elektromagnetische golfstraling die in golvende beweging door de ruimte beweegt vanuit bronnen zoals de zon of een gloeilamp.rond 1900 toonde Philipp Lenard een uitzondering op de geaccepteerde theorie., Hij toonde aan dat wanneer ultraviolet licht werd schijnen op twee metalen platen op korte afstand in een vacuüm, elektrische stroom door het circuit stroomde. Het ultraviolet licht sloeg een aantal elektronen van de ene plaat; ze vlogen naar de andere plaat en voltooide het elektrische circuit. Bij een verhoogd spanningsniveau stopte de stroom. Dit fenomeen staat bekend als het foto-elektrisch effect.in 1905 stelde Einstein een verklaring voor dit effect voor, gebaseerd op het werk van Max Planck., Hij verklaarde dat licht niet wordt verdeeld in continue golven, maar reist als van een eindig aantal punten van energie (quanta) die bewegen zonder te delen en kan worden geabsorbeerd of gegenereerd alleen in hele hoeveelheden; het gedrag van licht was meer als een stroom van deeltjes dan een continue golf. Het is een deeltje dat de energie levert om het elektron uit de metalen plaat te verdrijven. Deze theorie stuitte op weerstand in de wetenschappelijke gemeenschap en bleef experimenteel bewezen worden.,
foto-elektrisch Effect
Einstein stelde de vergelijking voor:
E = hf-P
om de maximale kinetische energie van elk ontsnappend elektron in het foto-elektrisch effect te beschrijven. E is de “ontsnappingsenergie”, f is de frequentie van invallend licht, P is de constante van Planck, en h is de “werkfunctie”, beschreven door Robert Millikan als “het werk dat nodig is om het elektron uit het metaal te krijgen.gedurende een tienjarig programma van experimenten, bedacht Robert Millikan het apparaat om Einstein ‘ s theorie te verifiëren., In een geëvacueerde glazen bol werd een plaat van een alkalimetaal, zoals lithium, natrium of kalium, gemonteerd op een wiel dat langs een schrapermes bewoog en vervolgens in het pad van monochromatisch licht op verschillende frequenties. Millikan meet de spanning die nodig is om de geïnduceerde stroom te voorkomen. De grafiek van de invallende lichtfrequentie versus spanning was een rechte lijn. Einstein ‘ s vergelijking werd geverifieerd.ondanks zijn experimentele resultaten nam Millikan enige tijd om volledig overtuigd te zijn van Einstein ‘ s theorie., Bevestiging van latere experimenten over het onderwerp door andere wetenschappers uiteindelijk van gedachten veranderd. De moderne lichttheorie bevat zowel de golfeigenschappen als de deeltjeseigenschappen (foton) van licht.