Klassiskt experiment: Smart sätt att använda oljedroppar
POPULÄR PARTIKEL
Elektronen upptäcktes 1897 och togs genast in i teoretiska modeller över atomens uppbyggnad. Men en viktig komponent saknades: Hur stor var elektronens elektriska laddning?
FICK IDÉ OM DROPPAR
1909 fick Robert A. Millikan (1868–1953) idén att mäta elektronens laddning genom att låta små vätskedroppar ta upp elektroner ur elektriskt laddad luft.
DOKTORAND GJORDE IDÉN TILL VERKLIGHET
Hans doktorand Harvey Fletcher kom på att det gick att göra mycket små droppar genom att spreja olja ur en parfymflaska. Oljedropparna sprutades in en sluten kammare, där forskarna kunde manipulera det elektriska fältet och samtidigt titta på en enskild droppe genom ett speciellt mikroskop.
STYRDE MED FÄLT
Robert Millikan mätte droppens storlek, hur snabbt den föll genom luften och hur dess hastighet påverkades av det elektriska fältet. Genom att ändra fältet kunde samma droppe fås att stiga och falla många gånger, så att han kunde få flera mätningar.
UPPTÄCKTE ETT MÖNSTER
En droppe med många elektroner påverkades mer av det elektriska fältet än en droppe med färre elektroner. Varje droppe visade sig ha en total laddning som motsvarade ett heltal multiplicerat med ett specifikt och mycket litet värde på en elektrisk laddning. Detta tolkade Robert Millikan som antalet elektroner som fångats på droppen, multiplicerat med laddningen hos en enda elektron.
STÄMDE MED BOHR
Det uppmätta värdet på elektronens laddning kunde stoppas in i en teoretisk formel, som Niels Bohr hade ställt upp för att räkna ut elektronens möjliga energinivåer i väteatomen. Resultatet stämde bra med mätningar på väteatomer – och bekräftade på så vis Niels Bohrs atommodell.
BELÖNAD MED NOBELPRIS
Robert A. Millikan fick Nobelpriset i fysik 1923, både för sin mätning av elektronens laddning och för sin mätning av Plancks konstant. Hans doktorand Harvey Fletcher, som utvecklade den droppmetod som gjorde det möjligt att fånga elektroner, fick inget Nobelpris.