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Millikan-Öltröpfchen-Labor

PHYS.RUN / ELEKTRISCHE LADUNG · EXPERIMENT 03
DE

Ein Tropfen. Eine Ladung.

Eine dokumentierte Apparatur, eine messbare Bahn.
Das Labor wird aufgebautGeometrie · Optik · Tröpfchendynamik
Lokale Schwerkraft
Plattenfeld · aufwärts positiv
Mittlere vertikale Drift
Reibungsrelaxation
Rohbeobachtungen → Folgerung

Messlaborbuch

Messungen
Neuestes |q|
Ladungsänderung desselben Tröpfchens

Sammeln Sie Freifall- und Feld-ein-Messungen. Die Ladung wird kontinuierlich abgeleitet; es wird keine Rundung auf Vielfache der Elementarladung angewendet.

Tröpfchen / Ereignist Fall (s)t ein (s)V oben−untenr (μm)q (10⁻¹⁹ C)σq (10⁻¹⁹ C)

Ihre Beobachtungen erscheinen hier. Beginnen Sie mit Gepaarte Messung durchführen.

Die CSV enthält vorzeichenbehaftete Geschwindigkeiten, Einstellungen, Zeitstempel, Zeitmessabstände, abgeleitete Ladung, Labormodus, Modellversion und Wiederholungslauf. Die verborgene Ladung wird nicht exportiert. Unsicherheiten sind Modellschätzungen, keine vollständige Gerätekalibrierung.

Belege, Gleichungen & Grenzen

Das Modell hinter dem Instrument

01 / Welche Apparatur ist das?

Eine Lehr-Rekonstruktion einer Unterrichtsumsetzung von Millikans Experiment, nicht Millikans Instrument von 1909 oder 1913. Dokumentiert: 60-mm-Messingplatten, 7,62 mm nomineller Abstand, 0,5-mm-Eintrittsöffnung, 0–500 V Gleichspannung, 30×-Aufrechtbildmikroskop, 0,1/0,5-mm-Fadenkreuz, 855 kg/m³ Öl, 10 MΩ je Plattenleitung. Gehäuse, Befestigungen, Zerstäuber, Linsen, Kabel und Versorgungsgehäuse sind rekonstruiert, kein Fertigungs-CAD.

02 / Bewegung wird berechnet, nicht animiert

Die Bewegung wird berechnet: eine dreidimensionale Langevin-Gleichung mit Auftrieb, Stokes-Reibung mit der Millikan-Gleitkorrektur (b = 8,2 × 10⁻³ Pa·m) und thermischer Diffusion, fortgeschrieben durch eine exakte korrelierte Positions-Geschwindigkeits-Ornstein-Uhlenbeck-Aktualisierung alle 1/120 s mit einem reproduzierbaren Seed. Die Versorgung ist ein RC-Schaltkreis mit Mikrosekunden-Relaxation. Tröpfchen, die eine Elektrode berühren, werden abgesetzt, nicht recycelt.

03 / Unabhängige Folgerung

Das Zeitmessungstor misst 0,50 mm zwischen Fadenkreuzlinien mit 0,4 μm RMS-Lokalisierungsrauschen. Der Radius stammt aus der Fallgeschwindigkeit und die Ladung aus der vorzeichenbehafteten Feld-ein-Geschwindigkeit, Spannung und Kammerwerten; die Ergebnisse werden nicht auf Vielfache von e gerundet. Die Ein-Sigma-Schätzung berücksichtigt thermische und Lokalisierungsstreuung, 0,1-V-Auflösung und eine angenommene Abstandshalter-Unsicherheit von 10 μm; sie ist kein vollständiges systematisches Budget.

04 / Wo dieses Modell endet

Zentrales gleichförmiges Feld E = V/d: Randfelder, Störungen durch die Öffnung, Bildkräfte, Konvektion, Verdunstung und Tröpfchenwechselwirkungen werden nicht gelöst. Die Schwerkraft folgt WGS 84 mit Höhenkorrektur; die Luftdichte ist p/(R·T), und die Viskosität folgt dem Sutherland-Gesetz. Ganzzahlige Ladungen, erzeugt mit dem SI-Wert von e, machen dies zu einem synthetischen Test einer Messmethode, nicht zu einem neuen Beleg für Quantisierung.

Modell, Quellen und Grenzen
Numerische Prüfungen