Ana Menü
Ana Sayfa
Videolar
Fotoğraflar
Haberler
Dersler
Belgeler
Ekstra
Tartışma Panosu
Ziyaretçi Defteri

Oturum Aç
Şifremi unuttum?
Kayıt Ol
Servislerimiz
Etkinlik Kulübü
Fizikist E-Dergi
Araç Çubuğu

 Tüm kadroyu görün

R.A.Milikan'ın Yağ Damlası Deneyi | Fizikist

R.A.Milikan'ın Yağ Damlası Deneyi

Paylaş

Yağ damlası deneyi ile elektronun yükünü ölçme



1. MILLIKAN DENEYI

(Elektron Yükünün Belirlenmesi)


GİRİŞ:

            Bu deneyde, elektronun yükü Millikan’in yag damlasi metodu ile bulunacaktir.Bu metoddaki temel düsünce sudur:Eger yerçekimi ve bilinen bir elektrik alan içinde hareket eden elektrik yüklü bir yag damlasinin hizi ölçülebilirse bu damlanin elektik yükü bulunabilir.Yeterli sayida yag damlasi için bulunan bu yük degerleri Sekil-II deki gibi bir histogram çizilirse, ölçü sonuçlarinin bir e sayisinin tam katlari civarinda kesikli bir sekilde gruplandiklari görülecektir.Bu ise,elektrik yüklerinin kuantumlu oldugunu, yani her yük degerinin elemanter yük denilen  e elektron yükünün tamsayi katlari oldugunu söyler.Bu yük degerlerinin en büyük ortak böleni (OBEB) bize elemanter yükün degerini verir.Yukarida kisaca deginilen metod, ilk defa 1913’de R.A Millikan tarafindan ortaya atilmistir.

            Plakalari arasina belirli bir U gerilim farki uygulanan bir düzlem kapasitörün levhalari arasina püskürtülmüs yag damlalarini gözönüne alalim.Yag damlalari püskürtülürken, sürtünme ile elektriklendiklerinden, her biri belli bir Q yükü ile yüklenir.Düzlem plakali kapasitörün levhalari arasindaki homojen   (d levhalar arasindaki uzaklik) elektrik alani içinde  hareket eden my kütleli Q yüklü bir yag damlasina asagidaki kuvvetler etki edecektir.

(i)                 QE       Elektrik kuvveti

(ii)               myg      Yerçekimi kuvveti

(iii)             mhg      Archimedes kaldirma kuvveti

(iv)             6Лhrv  Stokes sürütünme kuvveti (Bu formül küresel geometride ve limit hizda geçerli).

Burada, g yerçekimi ivmesi, mh yag damlasinin yergeistirdigi havanin kütlesi,h havanin vizkozluk katsayisi, r küre oldugu kabul edilen yag damlasinin yariçapi ve v  yag damlasinin hizidir.

            Önce elektik alanin sifir oldugu durumda, kendi agirligi ile serbest düsen bir yag damlasini dikkate alalin.Yerçekiminden dolayi damlanin hizi gittikçe artacaktir, fakat hizla oratili stokes sürtünme kuvvetide artacagindan bir müddet sonra hareket yönüne zit olan kaldirma kuvveti ve stokes sürtünme kuvveti, damlanin agrligina esit olacaktir.Bu andan itibaren damla, son hizi olan V1 limit hizi ile düsmeye baslayaktir.

DENEYIN YAPILISI:

1-Sekil-I deki devreyi kurunuz.

2-Güç kaynagini çalistiriniz.Güç kaynagi açildiginda Milikan odasini aydinlatna lambanin yandigini göreceksiniz.Objektif büyütmesi 1,875, öküler büyütmesi 10 olan mikroskoba bakildiginda, ökülerin üzerinde dikey bölmelerin oldugunu göreceksiniz.Ik bölme arasi uzaklik (10-4m/1,875) dir.Kullanilan mikroskop ters görüntü verdiginden bundan sonra deney, mikroskopta gözlendigi gibi anlatilacaktir.

3-Yag püskürtücünün ucundaki cam borunun agzini, Millikan odasi üzerindeki cam kapak üzerinde bulunan iki küçük deligin hizasina getirdikten sonra lastik topa basarak  Millikan odasina yag püskürtmek üzere sorumlu asistana danisiniz.

4-Yag püskürtüldükten sonra mikroskop ile içerdeki yag damlalarini gözlemeye baslayiniz.Güç kaynagi üzerindeki voltaj ayar dügmesini degistirerek,Millikan odasinin düzlem kapasitörlerine uygulanan gerilimi degistirip damlalarin hareketinin kontrol edilebilecegini gözleyiniz.Bu yag damlalarinin elektrik yüklü oldugunu gösterir.Gözlem bölgesini alt bölmesinde bir yag damlasini seçerek odaklamaya çalisiniz.Yine voltaj ayar dügmesini kullanarak yag damlasini sabit tutacak gerilimi ayarlayiniz.Bundan sonra gözlemcinin gözünü yag damlasindan ayirmamasi gerekmektedir.

5-Damlanin hareketsiz kaldigindan emin olduktan sonra, gerilim degerini kaydediniz.Bu kez güç kaynaginin üzerindeki gerilim  kapama dügmesini asagiya indirerek, düzlem kapasitöre uygulanan gerilimi kesiniz.(gerilim kesilir kesilmez sayaç çalismaya baslayacaktir).Bu durumda seçilen damlanin elektrik alansiz bölgede yukariya dogru yükseldigini gözleyeceksiniz.Gözlemci seçtigi damlayi sürekli izleyerek, örnegin 10 bölme hareketini izledikten sonra güç kaynaginin üzerindeki sayaç dügmesi kullanarak durduracaktir.Böylece damlanin aldigi yol ve bu yolu alis süresi ölçülmüs olmaktadir.Ölçümlerinizi çizelge (1)’e geçiriniz ve sayaç dügmesini kullanarak sayaci sifirlayiniz.

6-Yukaridaki 5 islemini bitirir bitirmez, gözlemci  yeniden gözlem bölgesinin alt çeyreginde baska bir damla seçip ayni islemi tekrarlamalidir.Bu sekilde en az 10-12 damla için ölçüler alip çizelge (1) ‘i doldurunuz.Bu ölçümlerde gerekli hesaplamalar yapilarak elektronun yükü yaklasik olarak bulunabilir.

7-Deney bittikten sonra gerilimi sifir konumuna getirerek aletleri kapatiniz.


Sekil-I:Millikan Deneyi için Devre

Ölçülerin Değerlendirilmesi

Çizelge 1


U  (Volt)

x (bölme)

t

(sn)

 (m)

 (m/sn)

(A.s)

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

 

Damlalarin hizini  bagintisindan hesaplayip,(7) bagintisindan her damlanin Q yükünü hesaplayiniz.Ölçü sonuçlari asagidaki gibi bir histogram çizildiginde elektrik yüklerinin kuantumlu oldugu açikça görülebilmektedir.( Burada n ölçü sayisidir).

 

Sekil-II:Deney Sonuçlari Dagilim Grafigi

Ölçü sonuçlari, elemanter yükünü tamsayi katlarina göre gruplanacaktir.e’nin degeri Qi ölçü sonuçlarinin OBEB’i bulunarak elde edilecektir.Bunun için asagidaki gibi hareket edilir.

            Elde edilen Qi degerleri

Q1=n1e, Q2=n2e, ....., Qr=nre

seklinde olsun. Bunlarin OBEB’i  X ise;

      i=1,......r

olacaktir.Buradaki Qi, yuvarlatilmis Qi sayisidir.X bulunduktan sonra

sayilarinin ortalamasi bize e yükünün yaklasik degerini verecektir.Buldugunuz e degerlerini, teorik degeri ile karsilastiriniz ve yorumlayiniz.

NOT:

Teorik e degerinden çok farkli e degerleri, gözlenen damlalarin çok küçük olusundan kaynaklanabilir.Çünkü, hava moleküllerinin ortalama serberst yolu olan 10-6 ve 10-7 m civarinda büyüklügü olan damlalar için stokes yasasi uygulanamaz.(Niçin?).

e’nin daha kesin degerlerini elde etmek için, ölçü sonuçlari daha dogru hale sokulabilir.Düzeltilmis sürtünme kuvveti

                      

alinarak bastaki formüller yeniden yazilirsa düzeltilmis Qk degerleri, yukarida bulunan Q degerleri cinsinden

seklinde verilecektir.Burada b bir sabit olup degeri 6.10-3pa.m dir.P ise hava basincidir.Bu sekilde yapilmis 85 ölçü sonucunda e=1,61.10-19 A.s bulunmustur.

SORULAR:

1-Baginti (3)’ ü elde ediniz.

2-Baginti (6)’da gerekli sabitlerin degerini yerine koyarak ( 7) ifadesini dogrulayiniz.

3-Baginti (12)’yi elde ediniz.