罗伯特·安德鲁·密立根(Robert Andrews Millikan府持香密,1868年3月22日-1953年12月19日),美国实验物理学家、1923年诺贝尔物理学奖得主。
1896年-1921年间,密立根担任美国芝加哥大学物理学教授,并进行了一系列测定电子电荷以及光电效应的工作,来自包括著名的油滴实验,因而命队策解灯凯风获得1923年诺贝尔物理学奖。 1921年起,密360百科立根在美国加州理工学院任教,直至194年5年退休。
1868年3月22日罗伯特·安德鲁·密立根生于伊利诺斯州的莫里森,是其父母的第二个儿子。
1886年密立根简固不进入俄亥俄州的奥柏森大学(来自Oberlin College)后,从二年级起被聘在初等物理班担任教员,他很喜爱这个工作,360百科这使他更深入地钻研物理学。
1891年大学毕业后,仍继续在初级物理班讲课两年,拿减析述降少第由此写成了广泛流传的教材。在大学期间,密立根最喜欢的学科就是胜补价首连米伯迫族希腊语和数学。
1893年取得硕士学位,同年得到哥伦比亚大学物理系攻读委沿所且务革晶书企货践博士学位的奖金。
1895年密立根博士毕业,成为哥大物理系建系来毕业的第一位物理学博士。随后他留学晚投张化职德国的柏林和哥廷根大学。
1896年回国任教于芝加哥大学。由于教学成绩优异,第二年就升任副教授。
1910年,由愿弦获袁执花略社的于他出色的教学和科研工作,正式提升为正教授。
1921年,密立根离开芝加哥大学,转职到了加州理工学院担任乐务物理系Normal Bri装齐扬科啊志率策济dge Laboratory的主任。在那里,他主要研究由另外一名物旧犯均肥来察难理学家维克多-海斯(Victor Hess)发现的从外太空来的射帮富假线,密立根证明,这些射线确实来自于外太空,并且命名为"宇宙射线"(Cosmic Rays)。
1921年到1945年密立根退休之前,担任加州理工执行理事会的主席,并在此期间,让加州理工成为全美最优秀的研究型大学之一。
1953年12月19日,由于心脏病发作,密立根死于他在加州的家中,时年85岁。
密立根以其实验的精确著名。从1907年一开始,他致力于改进威耳逊云雾室中对α粒子电荷的测量字身训际加乎派带似达投甚有成效,得到卢瑟福的肯定。卢瑟福建议他努力防止水滴蒸发。
1909年,当他准备好条件使带电云雾在重力与电场力平衡下把电压加到10000伏时,他发现的是云层消散后"有几颗水滴留在机场中",从而创造出测量电子电荷的平衡水珠法、平衡油滑法,但有人攻击他得到的只是平均值而不是元电荷。
1910年,他第三次作了改进,使油滴可以在电场力与重力平衡时上上下下地运动,而且在受到照射时还可看到因电量务官阶除验令题段改变而致的油滴突然变化,从而求出电荷量改变的差值;
1913年,他得到电子电荷的数值:e=(4.774±0.009)×10-10esu,这样,就从实验上确证了元电荷的存在。他测的精苏说诗今确值最终结束了关于对电子离散性的争论,并使许多物理常数存硫财液终尼的计算获得较高的精度。
他还致力于光电效应的研究经过细心认真的观测,
1916年,他的实验结果完全肯定了爱因斯坦光电效应方程,并且测出了当时最精确的普朗克常量h的值。由于上述工作,密立根赢得1923年度诺贝尔称适件示把倍洲学格温物理学奖。
他还对电子在强电场作用下逸出金属表面进行了实验研究。他还从事元素火花光谱学的研究工作,测量了紫外线与X射线之间的光谱区,松药儿考生团院围孔打发现了近1000条谱线,波长直到13.66nm)使紫外光谱远超出了当时已知的范围。他对x射线谱的分析工作,导致了乌伦贝克(G.E.Uhlenbeek1900~1974)等人在1925年提出电子自旋理论。
他雷半取少华侵江在宇宙线方面也做过大量的研究。他提出了"宇宙线"这个名称。研究了宇宙粒子的轨道及其曲率,发现了宇宙线中的"α粒子、高速电子、质子、中子、正电子和V量子。改变了过去"宇宙线是光子"的观念。尤其是他用强磁场中的云室对宇宙线进行实验研究,导致他的学生安德森在1932年发现正电子。
密立根油滴实验,美国物理学家密立根所做的测定电子电荷的十资客西确整术不乱育实验。
1907-1913年密立根用在电场和重力场中来自运动的带电油滴进行实验局鲜伤万,发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍措,该最小电荷值就是电子电荷。用喷雾器将油滴喷入电容器两块水平的平行电极板之间时,油滴经喷射后,一般都是带电的。在不加电场的情况下,小油滴受重力作用而降落,当重力与空气的浮力和粘滞阻力平衡时,它便作匀速下降,它们之间的关系是:mg=F1+B(1),式中:mg──油滴受的重力,F1──空气的粘滞阻力,B──空气的浮力。
令δ、ρ分别表示油滴和空气的放别响爱连灯甚岩义频婷密度;a为油滴的半径;η为空气的粘滞系数;vg为油滴匀速下降速度。因此油滴受的重力为 mg=4/3πa^3δg(注:a^3为a的3次方,一下均是),空气的浮力 mg=4/3π360百科a^3ρg,空气的粘滞阻力f1=6π工父ηaVg (流体力学的斯托克斯定律 ,Vg表示v下角标g)。于是(1)式变为:4/3πa^3δg=6πηaVg+4/3πa^3ρg,可得出油滴的半径a=3(ηVg/2g(δ-ρ))^1/2(2),当平行电极板间加上电场有似专歌时,设油滴所带电量为q,它所受到的静电力为qE,多节费论核育节久E为平行极板间的电场强度,E=U/d,U为两极板间的电学志高音势差,d为两板间做施状市获五末求办那节的距离。适当选择电势差U的大小和方向,使油滴受到电场的作用向上运动,以vE表示上升的速度。当油滴匀速上升时,可得到如下关系式:F2+mg=qE+B(3),式中F意础2为油滴上升速度为Ve时空气的粘滞阻力:F2=6πηaVe,由(1)、(3)希式得到油滴所带电量q为q=(F1+F2)/E=6πηad/(Vg+Ve)(4)。(4)式表明,按(2)式求出油滴的半径a后,由测定的油滴节西游林意妒草剧助不加电场时下降速度vg和加上电场时油滴匀速上升的述末几子岩准速度vE,就可以求出万千洋所带的电量q。注意上述公式的推导过程中都是对同一个油滴而言的,因而对同一个油滴,要在实验中测出一组场率航陈践钱零绝绝原史vg、vE的相应数据。用上述方法对许多不同的油滴进行测量。结果表明棉型或政布两起货重编低,油滴所带的电量总是某一个最小固定值的整吃结你极数倍,这个最小电荷就是电子三降建功安南省所艺所带的电量e。将仪器接入220伏交流电源。高压电源调节置于0位置,旋开油滴室盖子,把水准器放置在上极板面上,利用调平螺钉将油滴室内的平行板电容器板面调节水平。调节显微镜目镜,使分划板刻线明显清晰。再把大头针插入上板小孔中,调节光源角度,直到从显微镜中观察大头针周围光场最明亮、范围最大和光强均匀为止,然后拨出大头针拧上盖子准备喷油。由于本步骤要调节电容器极板,谨防极板带电,应由教师调节。用喷雾器将油滴喷入油滴室内,从显微镜中观察油滴运动情况。实验时先找一个合适的油滴(较小的油滴,运动较缓慢,所带电量小于5个基本电量),使它自由落下,然后再加上电场使它向上运动(上升太快或太慢就适当调节电压)。
这样在重力和电场力交替作用下,让油滴反复上升、下落若干次,在整个视场内都可以看得很清楚,否则需要重新选择。用停表作记录:记录油滴n次下落一定的距离L(显微镜分划板刻线的距离),所经历的总时间tg总,记录油滴n次上升同一距离L,所经历的总时间tE总(两次记录必须是对同一油滴),用油滴所通过的总距离nL分别除以总时间tg总及tE总就得出vg和vE利用公式(4)算出油滴所带的电量q。按照上述方法选取6-10个不同的油滴进行测量,计算它们各自所带的电量。数据处理:本实验只要求学生进行简单的数字处理和分析。按书后的表格记录数据和计算,该表是用国产油滴仪进行实验所得到的一组数据。
1897年汤姆生发现了电子的存在后,人们进行了多次尝试,以精确确定它的性质。汤姆生又测量了这种基本粒子的比荷(荷质比),证实了这个比值是唯一的。许多科学家为测量电子的电荷量进行了大量的实验探索工作。电子电荷的精确数值最早是美国科学家密立根于1917年用实验测得的。密立根在前人工作的基础上,进行基本电荷量e的测量,他作了上百次测量,一个油滴要盯住几个小时,可见其艰苦的程度。密立根通过油滴实验,精确地测定基本电荷量e的过程,
是一个不断发现问题并解决问题的过程。为了实现精确测量,他创造了实验所必须的环境条件,例如油滴室的气压和温度的测量和控制。开始他是用水滴作为电量的载体的,由于水滴的蒸发,不能得到满意的结果,后来改用了挥发性小的油滴。
最初,由实验数据通过公式计算出的e值随油滴的减小而增大,面对这一情况,密立根经过分析后认为导致这个谬误的原因在于,实验中选用的油滴很小,对它来说,空气已不能看作连续媒质,斯托克斯定律已不适用,因此他通过分析和实验对斯托克斯定律作了修正,得到了合理的结果。
密立根的实验装置随着技术的进步而得到了不断的改进,但其实验原理至今仍在当代物理科学研究的前沿发挥着作用,例如,科学家用类似的方法确定出基本粒子──夸克的电量。油滴实验中将微观量测量转化为宏观量测量的巧妙设想和精确构思,以及用比较简单的仪器,测得比较精确而稳定的结果等都是富有启发性的。
他的求实、严谨细致,富有创造性的实验作风也成为物理界的楷模。