기초물리 실험 - Millikan Experiment
1. 실험 목적
- Millikan의 기름방울 실험 장치를 이용하여 전자의 기본 전하량을 측정하고, 전하의 양자성을 인식한다.
2. 이론
- 전하가 불연속적인 소량성을 갖는 것을 직접적으로 확인하고, 아울러 기본전하량의 값을 정밀하게 측정한 실험으로 밀리컨의 유적실험이라고도 한다. X선 파장의 절대 측정에 입각한 간접적인 측정법과 함께, 기본전하량의 정확한 값을 얻는 데 이용된다. 실험의 원리는 공기의 저항을 받아 일정한 종단속도로 낙하하는 대전한 기름방울에 수직상향의 전기장을 걸었을 때, 기름방울이 가지고 있는 전하의 양에 따라 그 속도가 변화하는 것을 이용한다.
- 기름방울이 자유 낙하할 때의 속도를 v1, 여기에 전기장 E를 걸었을 때 기름방울의 상승속도를 v2라 하면, 자유낙하 때에는 중력 mg(m은 기름방울의 질량, g는 중력가속도)가, 상승할 때는 eE－mg(e는 기름방울의 전하)가 기름방울에 작용하는데, 어느 것이나 공기의 저항력과 평형을 이루어 일정한 속도로 움직인다. Stoke법칙에 의하면, 이 저항력은 6av2 (는공기의 점성도, a는 기름방울의 반지름)가 되어 eE－mg=6av2 이 성립한다. 한편, 기름 및 공기의 밀도를 및라 하면, 부력을 고려하여 m=4/3 ·a3(－) 가 되므로, 이것을 위의 식에 대입함으로써, v1, v2의 실측값으로부터 기름방울의 전하 e를 구할 수 있다.
3. 실험 장치
- Millikan 장치 : 두 개의 평행 금속판 사이에 기름방울을 주입할 수 있게 노즐이 연결되어 있다. 기름방울의 움직임을 확대해 볼 수 있도록 현미경이 부착되어 있으며,대안렌즈에 평행으로 눈금이 새겨져 있어 기름방울이 움직이는 거리를 알 수 있다. 도립상을 관측 하게 되므로 기름방울이 아래로 움직일 때 현미경 속에 기름방울은 위로 움직이는 것으로 보인다.
- 전원 장치 , 연결 직선
- 전자식 스톱워치 → cassy 프로그램으로 대체
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2013.05.08
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