Der MILLIKAN-Versuch

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1 Len-Online.net Physikpotal De MILLIKAN-esuch De MILLIKAN-esuch. infühun De Millikan-esuch wue i Jahe 9 efunen on ROBRT ANDRWS MILLIKAN (88-95). sollte beweisen, ass Ionen bzw. aene Teilchen nu als anzzahlie ifache e 9 leentalaun e,0 0 C aufteten können. nse Auenek in iese Kapit wi auf en esuch sbst, essen kläun un essen Auswetun enkt. A ne soll ie Laun eines Teilchens ithilfe es Millikan-esuchs beechnet ween können.. Aufbau un Duchfühun Zu Millikan-esuch benötit an zuest ein ektisches, in as töpfchen espüht ween. Das ist (neati) aen, soass as ektische aauf eine Wikun ezien kann. Zwischen en Platten, ie as ektische estlen, befinet sich eine Skala, ait an ie Beweunen e töpfchen leichte nachollziehen kann. Mit Hilfe eines Mikoskops ween ie töpfchen uch Beuchtun sichtba eacht. Skizziet sieht as etwa so aus: (aphik aus: MTZLR Physik,. Auflae, 998, Schoe a) Das kot also zwischen ie beien Platten, ie an upolen kann. Das beeutet fü ie töpfchen, ass sie entwee steien oe sinken, je nach Polun es ektischen es. Zu e ektischen Kaft, ie ie Töpfchen in Beweun setzt, kot noch ie ewichtskaft, ie ie Töpfchen efahen. Das beeutet, es ibt zwei öliche älle: ntwee, beie Käfte wiken nach unten, oe eine Kaft wikt nach oben, ie anee nach unten. s ist notweni, ie ichtie Spannun anzuleen, ait ie ektische Kaft öße ist als ie ewichtskaft, a sonst as Töpfchen nicht in e Lae ist, zu steien. Zi es esuches ist es nun, ein einznes töpfchen zu beobachten: an isst ie Stei- un Sinkzeit auf eine ohe festeten Stecke (z.b. s), u auch ie Stei- bzw. Sinkeschwinikeit zu eittn. Mit iesen Weten wi es ann ölich sein, ie Laun es beobachteten töpfchens zu beechnen, azu späte abe eh by Kein Kaatz Seite on 5

2 Len-Online.net Physikpotal De MILLIKAN-esuch by Kein Kaatz Seite on 5 Das feuliche a Millikan-esuch ist, ass ie zu essenen eschwinikeiten uch Reibun annähen konstant sin. Das beeutet, ass es fast keine Beschleuniun ibt, sonen eine ealinie Beweun. zu sinnollen ebnissen zu koen, ist es üblich un nöti, ehee töpfchen zu beobachten (natülich nacheinane). Das zeit zu einen eine Repouziebakeit es esuches un zu aneen wa es ja Zi, nachzuweisen, ass alle Ionen als Laun ifache e leentalaun haben, also ass kein Ion z.b. ie Laun,5e hat.. Auswetun un Beechnun Wi haben zunächst zwei Beweunen zu betachten: ie Sink- un ie Steibeweun. Wenn as töpfchen sinkt, ann wiken ektische Kaft un ewichtskaft in ie leiche Richtun,.h. wi können ihe Betäe aieen, u eine esultieene Kaft zu ehalten: R R ü en Steioan ilt, ass ie ektische Kaft enteenesetzt zu ewichtskaft wikt, ie beien Käfte also fü eine Resultieene subtahiet ween üssen: R R Bei esuch ist zu beachten, ass es neben en aneen Käften zusätzlich noch eine Reibun ibt. Nach e STOKS sche Reibunsesetz eibt sich fü iese Kaft: R, wobei [Spich: ta ] ie iskosität e Luft ist 5 s N 0,88, e Raius es beobachteten töpfchens un ie eschwinikeit es Topfens seien. Dait ie Kaft, ie as Töpfchen bewet, oß enu ist, uss sie ie Reibun aufwieen können, fü en Sinkoan beeutet as also: R R ist hiebei ie Sinkeschwinikeit. Analo ilt fü ie Steieschwinikeit: R R nse Zi ist es, zu beechnen. Dazu haben wi noch ati ie nbekannte un außee noch keinen Zusaenhan zwischen en beien eschwinikeiten. Den ween wi uns jetzt atheatisch schaffen, ine wi einfach un einal aieen, un ann subtahieen:

3 Len-Online.net Physikpotal De MILLIKAN-esuch by Kein Kaatz Seite on 5 Beie leichunen enthalten (unschöneweise) en Raius e töpfchen, e uns abe nicht äufi ist. Dahe stlen wi beie leichunen einfach nach u un setzen sie anschließen leich, soass aus beien iiniet wi: Wi behalten weitehin as Zi i Aue, zu eittn un foen schon al anach u: Da auch nicht bekannt ist, esetzen wi es uch, wobei e Plattenabstan es ektischen es ist (wche bekannt ist) un ie einzustlene, anete Spannun (also ebenfalls bekannt): Weitehin stöt ie Masse eines töpfchens. in töpfchen ist ati schwe zu wieen, was es notweni acht, ie Masse aus e leichun zu iinieen. Die Dichte on ist jeoch bekannt ρ k 87, woit es sinnoll ist, ait zu echnen: ρ ρ Bei en Töpfchen ehen wi aon aus, ass sie ie o eine Ku haben, woit as Poble es oluens (fast) behoben wäe: ρ ρ Daaus folt fü : ρ Da uns ie noch nicht bekannt ist, wie e Raius es töpfchens lautet, übenehen wi ie o on oben fü :

4 Len-Online.net Physikpotal De MILLIKAN-esuch by Kein Kaatz Seite on ρ ρ ρ ρ Wi teilen nun uch ³, ait wi alle auf eine Seite bekoen, un ehalten: 8 8 ρ ρ ist uns leie ie noch nicht bekannt, a wi abe weitehin wissen, ass ist, ehalten wi: ρ ρ ρ ρ Mit iese o haben wi alles, was wi bauchen un kennen: wi bauchten, un alle aiablen i Ausuck sin uns bekannt.. Auswetun eines Millikan-esuchs: Diese aphik zeit in etwa en Ausan eines Millikan-esuchs, wenn eine ehlequote on etwa % heschte:

5 Len-Online.net Physikpotal De MILLIKAN-esuch Deutlich ekennba ist, ass sich ie Wete u bestite Launen tun bzw. san (was abe an kleinen Messunenauikeiten liet). Man ekennt, ass nu anzzahlie ifache e leentalaun e fü ie Laun e töpfchen in ae koen, also ie Abstäne zwischen en Saoten alle etwa leich sin. Dait ist auch e este eanke, en e esuch zeien sollte, eklät. 5. Anekun Zu Zeit Millikans waen künstliche Teilchen noch nicht enteckt, een Laun auch on eine ifachen e leentalaun abweichte. Heutzutae bescheibt e esuch nu Launen, ie sich in e Natu finen lassen, also keine künstlich estlten by Kein Kaatz Seite 5 on 5