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物理学最美实验:密立根油滴实验!

作者:易五月

米利根油滴实验由Milligan于1909年进行。当时,电子已经被发现,但不知道它携带了多少电力。Miligan的油滴实验不仅测量了电子的电荷,还发现液滴的电荷是某个值的整数倍,称为元电荷。这就是电荷的不连续性,也称为电荷的量子化。

物理学最美实验:密立根油滴实验!

元电荷和电荷量子化的发现是物理学史上的一件大事,米利根在1923年凭借这一实验获得了诺贝尔物理学奖。但米利根的实验只是用了一个非常简单的实验装置,很多学校在大学物理实验中都用油滴实验来测量元电荷实验。用一个非常简单的设备做出这么大的发现,绝对非常帅气!真漂亮!

Milligan在电场中试验了一些活油滴,选择这些液滴来减少蒸发。这些带电的液滴受到重力,电场力和空气阻力的影响,通过简单的转换,可以获得液滴携带的电荷量,到这个时候,新的物理学还没有诞生。幸运的是,Milligan是一位深思熟虑的物理学家,在相应地测量了许多不同的液滴之后,他提出了他的"见解",发现液滴的总电荷是相同数字的倍数。

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今天我们知道这个数字是元电荷(电子的电荷e量),米利根的实验证明了电荷量子化的特性,这导致他获得了1923年的诺贝尔物理学奖。这个实验的"美"体现在它用一些宏观物质(油滴)测量微观(定量)电荷的微观(量子)电荷上,实验方法比较简单,但实验也存在很多问题。

米利根实验中有两个重要的争议:一方面,米利根未能让他的研究生(哈维·费尔切尔)签署重要论文,这阻止了他的学生分享诺贝尔奖;

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在他的实验的原始记录中,对他的测量进行了筛选,大约一半的数据被丢弃,数据被拒绝的原因包括:仪器工作不正常,似乎空气阻力项目正在高阶校正,期望没有达到,异常结果是, 等等。其中一些原因看似仍然合理,但"没有达到预期"的理由可能有点难以接受,这确实与我们今天的学术规范背道而驰,我们需要小心,这种"洞察力"也可能是某种先入为主的"偏见"。

PS:未经同意不得转载(图片来源网络)