Yağ damlası deneyi

Yağ damlası deneyi 1909 yılında Robert Millikan ve Harvey Fletcher tarafından yapılan elektronun elektrik yükünü ölçmek amaçlı deneydir. Millikan elektronun yükünü, iki metal elektrot arasına konulan küçük yüklü yağ damlaları üzerindeki kütle çekim ve elektriksel çekim kuvvetini dikkatli bir şekilde dengeleyerek buldu.
Tarih:

Robert Andrews Millikan’ ın elektronik yükü ölçmeye yönelik ilk çalışmaları 1906’ ya rastlar. Millikan, ilk önce H.A. Wilson’ un yöntemini tekrarlamıştır. Fakat daha sonra deney yönteminde çok iyi bir iyileştirme yapmıştır. Millikan su damlaları yerine yağ damlalarıkullanarak deneyi tekrarlamıştır.Millikan’ ın deneyinde yağ damlalarını kullanmasının en büyük avantajı, yağ damlalarınınbuharlaşmaması ve dolayısıyla deney boyunca yağ damlalarının sabit bir kütle değerinde kalmasıydı.

1909’ da Millikan, belirli bir zaman aralığında bir tek yağ damlasını gözlemleyebilecek şekilde deney düzeneğini oluşturmuştur. Millikan deneyini birçok yağ damlası için tekrarlayarak elektronun yükünü 1.592×10-19 C olarak bulmuştur.[1] Millikan sonuçlarını “On the Elemantary Electrical Charge and the Avogadro Constant” isimli makalesini (Physical Review 32, 349) ile 1911’de yayınladı. Hemen ardından bir başka fizikçi Felix Ehrenhaft benzer bir deney yaptığını ve Millikan’ ın elemanter yük değerinden daha küçük bir yük değeri ölçtüğünü açıkladı. Bu sonuç Millikan’ı daha ileri ve titiz deneyler yapmaya götürdü. 1913 yılında Millikan orjinal sonuçlarını tekrar elde ettiği çalışmasını yayınladı ve bu çalışmasından dolayı 1923 yılında Nobel Fizik ödülünü aldı.
Bugün elektron için ölçülen en iyi yük değeri 1.60217733(49)×10-19 C , Millikan’ ın 1913’te açıkladığı değere oldukça yakındır
Düzenek:



Deneyin basit bir şeması. Birkaç bin voltluk potansiyel fark yaratan plakalar arasındaki yağ damlaları bir telsekop aracılığıyla gözlenir.



Millikan'ın deney düzeneği

Yöntem:
Deneyde düşük buhar basıncına sahip yağ kullanılır. Bu yağın diğer yağlardan farkı ışık ışık kaynağının oluşturduğu ısıda buharlaşmamasıdır. Bazı yağ damlacıkları pompa tarafından püskürtüldüğünde sürtünme nedeniyle yüklenebilir bunu engellemek için iyonlaştırıcı birradyasyon kaynağı ilave edilerek (örn. X-ışını tüpü) daha fazla yağ damlacığının yüklenmesi sağlanır.


Elektrik alanda düşmekte olan bir damlaya dört kuvvet etki eder.

Yerçekimi (F=mg)
Elektriksel kuvvet (F=Eq)
Havanın kaldırma kuvveti (F=Vdg)
Havanın sürtünme kuvveti (F=6πrηv)


m: damlanın kütlesi, E: elektrik alan, q: damlanın elektrik yükü, V: damlanın hacmi, d: havanın yoğunluğu,r: damlanın yarıçapı, η: havanın akmazlığı, v: damlanın limit hızı