DigiSim

ミリカンの油滴実験室

PHYS.RUN / 電荷 · 実験 03

一滴。一つの電荷。

記録された装置、測定できる軌跡。
実験室を組み立てています形状 · 光学 · 油滴の運動
現地重力
極板の電場 · 上向きを正とする
平均鉛直移動速度
抗力の緩和時間
生の観測 → 推定

測定ノート

測定件数
最新の|q|
同一油滴の電荷変化

自由落下と電場オンの測定を収集します。電荷は連続値として推定しており、電気素量の整数倍への丸め込みは行っていません。

油滴 / イベント落下時間t (s)電場オン時間t (s)V 上−下r (μm)q (10⁻¹⁹ C)σq (10⁻¹⁹ C)

観測結果はここに表示されます。まず「対の測定を実行」から始めてください。

CSVには、符号付き速度・設定・タイムスタンプ・計測距離・推定電荷・実験室モード・モデルのバージョン・リプレイの実行番号が含まれます。隠された電荷は書き出されません。不確かさはモデルによる推定値であり、完全な計測器較正ではありません。

根拠、方程式、限界

計器の背後にあるモデル

01 / これはどの装置か

ミリカンの実験を教室向けに実現した装置の教育用再構成であり、ミリカン自身の1909年または1913年の装置ではありません。記録されている仕様:60 mm真鍮電極板、公称間隔7.62 mm、入口開口部0.5 mm、直流0–500 V、30倍正立顕微鏡、0.1/0.5 mmレチクル、油の密度855 kg/m³、各極板リード線10 MΩ。シャーシ・留め具・噴霧器・レンズ・ケーブル・電源筐体は再構成したものであり、製造用CADデータではありません。

02 / 運動は計算され、アニメーションではない

運動は計算によるものです。浮力、ミリカンのスリップ補正(b = 8.2 × 10⁻³ Pa·m)を伴うストークス抗力、熱拡散を含む3次元ランジュバン方程式を、再現可能なシードのもとで1/120秒ごとに厳密な位置-速度相関オルンシュタイン=ウーレンベック更新によって進めています。電源はマイクロ秒オーダーの緩和時間を持つRC回路です。電極に触れた油滴は付着し、再利用されません。

03 / 独立した推定

計測ゲートは、0.4 μm RMSの位置特定ノイズを伴いつつ、レチクル線間の0.50 mmを計測します。半径は落下速度から、電荷は符号付きの電場オン速度・電圧・チャンバーの読み取り値から求めており、結果をeの整数倍に丸め込むことはしません。1シグマの推定値には、熱運動や位置特定のばらつき、0.1 Vの分解能、想定したスペーサーの10 μmの不確かさが伝播しますが、系統誤差の完全な見積もりではありません。

04 / このモデルの限界

中心部での一様電場E = V/dを用いており、フリンジ電場、開口部による乱れ、鏡像力、対流、蒸発、油滴間の相互作用は解いていません。重力は高度補正を伴うWGS84に従い、空気の密度はp/(R·T)、粘性率はサザーランドの式に従います。SI単位系のeの値で生成した整数電荷を用いているため、これは電荷の量子化の新たな証拠ではなく、測定手法の合成的な検証です。

モデル・出典・限界
数値チェック