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實體學最美實驗:密立根油滴實驗!

作者:易五月

米利根油滴實驗由Milligan于1909年進行。當時,電子已經被發現,但不知道它攜帶了多少電力。Miligan的油滴實驗不僅測量了電子的電荷,還發現液滴的電荷是某個值的整數倍,稱為元電荷。這就是電荷的不連續性,也稱為電荷的量子化。

實體學最美實驗:密立根油滴實驗!

元電荷和電荷量子化的發現是實體學史上的一件大事,米利根在1923年憑借這一實驗獲得了諾貝爾實體學獎。但米利根的實驗隻是用了一個非常簡單的實驗裝置,很多學校在大學實體實驗中都用油滴實驗來測量元電荷實驗。用一個非常簡單的裝置做出這麼大的發現,絕對非常帥氣!真漂亮!

Milligan在電場中試驗了一些活油滴,選擇這些液滴來減少蒸發。這些帶電的液滴受到重力,電場力和空氣阻力的影響,通過簡單的轉換,可以獲得液滴攜帶的電荷量,到這個時候,新的實體學還沒有誕生。幸運的是,Milligan是一位深思熟慮的實體學家,在相應地測量了許多不同的液滴之後,他提出了他的"見解",發現液滴的總電荷是相同數字的倍數。

實體學最美實驗:密立根油滴實驗!

今天我們知道這個數字是元電荷(電子的電荷e量),米利根的實驗證明了電荷量子化的特性,這導緻他獲得了1923年的諾貝爾實體學獎。這個實驗的"美"展現在它用一些宏觀物質(油滴)測量微觀(定量)電荷的微觀(量子)電荷上,實驗方法比較簡單,但實驗也存在很多問題。

米利根實驗中有兩個重要的争議:一方面,米利根未能讓他的研究所學生(哈維·費爾切爾)簽署重要論文,這阻止了他的學生分享諾貝爾獎;

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在他的實驗的原始記錄中,對他的測量進行了篩選,大約一半的資料被丢棄,資料被拒絕的原因包括:儀器工作不正常,似乎空氣阻力項目正在高階校正,期望沒有達到,異常結果是, 等等。其中一些原因看似仍然合理,但"沒有達到預期"的理由可能有點難以接受,這确實與我們今天的學術規範背道而馳,我們需要小心,這種"洞察力"也可能是某種先入為主的"偏見"。

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