Πώς βρίσκετε τη χρέωση σε ένα ηλεκτρόνιο;

Δεν μπορείτε να μετρήσετε άμεσα το φορτίο ενός μόνο ηλεκτρονίου. Ωστόσο, μπορείτε να το καθορίσετε μέσω μιας σειράς πειραμάτων και υπολογισμών. Ακολουθεί μια ανάλυση της διαδικασίας:

1. Πείραμα για την πτώση πετρελαίου του Millikan:

* Το πείραμα: Το διάσημο πείραμα Drop Drop Drop του Robert Millikan το 1909 ήταν μια σημαντική ανακάλυψη για τον προσδιορισμό της φόρτισης ενός ηλεκτρονίου. Ψεκάστηκε μικροσκοπικά σταγονίδια πετρελαίου σε ένα θάλαμο και παρακολούθησε την κίνηση τους υπό την επίδραση της βαρύτητας και ενός ηλεκτρικού πεδίου.

* Η αρχή: Με τη προσεκτική μέτρηση των ταχυτήτων των σταγονιδίων και την εφαρμογή γνωστών φυσικών νόμων, ο Millikan θα μπορούσε να υπολογίσει το ηλεκτρικό φορτίο σε κάθε σταγονίδιο. Παρατήρησε ότι οι χρεώσεις ήταν πάντα πολλαπλάσια μιας θεμελιώδους μονάδας, την οποία κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ήταν η κατηγορία ενός μόνο ηλεκτρονίου.

* Το αποτέλεσμα: Ο Millikan καθόρισε το φορτίο ενός ηλεκτρονίου να είναι -1.602 x 10^-19 Coulombs .

2. Ο νόμος της ηλεκτρόλυσης του Faraday:

* Το πείραμα: Ο Faraday μελέτησε τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης, όπου χρησιμοποιείται ένα ηλεκτρικό ρεύμα για την οδήγηση χημικών αντιδράσεων. Παρατήρησε ότι η ποσότητα της ουσίας που παράγεται σε ένα ηλεκτρόδιο ήταν ανάλογη με την ποσότητα φορτίου που διέρχεται από το διάλυμα.

* Η αρχή: Αυτή η σχέση του επέτρεψε να υπολογίσει την επιβάρυνση που απαιτείται για την απελευθέρωση ενός γραμμομόρου ιόντων. Δεδομένου ότι ένα mole περιέχει τον αριθμό των σωματιδίων του Avogadro, η διαίρεση αυτού του φορτίου από τον αριθμό του Avogadro παρέχει το φορτίο ενός μόνο ιόντων (συχνά ένα μόνο ηλεκτρόνιο).

* Το αποτέλεσμα: Αυτή η μέθοδος παρέχει έναν διαφορετικό τρόπο εκτίμησης της φόρτισης ενός ηλεκτρονίου, το οποίο ευθυγραμμίζεται με τα ευρήματα του Millikan.

3. Άλλες μέθοδοι:

* Το πείραμα της Thomson: J.J. Τα πειράματα της Thomson με σωλήνες ακτίνων καθόδου κατέδειξαν την ύπαρξη αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων (ηλεκτρόνια) και την αναλογία φορτίου προς μάζα. Ενώ αυτό δεν παρείχε άμεσα τη χρέωση, παρείχε μια κρίσιμη πληροφορία για τους μεταγενέστερους υπολογισμούς.

* Σύγχρονες τεχνικές: Οι πιο σύγχρονες τεχνικές που χρησιμοποιούν εξελιγμένα όργανα, όπως η φασματομετρία μάζας, συμβάλλουν επίσης στην εξευγενισμό της τιμής του φορτίου ηλεκτρονίων.

Σημαντικά σημεία:

* Η τιμή του φορτίου ηλεκτρονίων είναι μια θεμελιώδης σταθερά στη φυσική.

* Το πείραμα αφορά την άμεση μέτρηση του φορτίου ενός ηλεκτρονίου, αλλά μάλλον για την παρατήρηση των σχεδίων που είναι υπεύθυνα και τη σχεδίασή τους σε γνωστές ποσότητες.

Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε να εμβαθύνετε βαθύτερα σε οποιαδήποτε συγκεκριμένη πτυχή της διαδικασίας!