EM Spezifische Ladung des Elektrons

Bestimmung der Ladung des Elektrons
EM
6. Bestimmung der Ladung des Elektrons
6.1. Der Millikan-Versuch
Robert A. Millikan konnte 1910 erstmals die Quantisierung der elektrischen Ladung experimentell
nachweisen. Dabei brachte er kleine geladene Öltröpfchen in das homogene elektrische
Feld eines Plattenkondensators und beobachtete die Bewegung der Tröpfchen. So kann
beispielsweise durch Messung der Sink- und Steiggeschwindigkeit eines Öltröpfchens auf
dessen Ladung Q geschlossen werden. 1923 erhielt Millikan für seine Arbeiten den Nobelpreis
für Physik. Ziel dieses Praktikumsversuchs ist es, die Quantisierung der elektrischen
Ladung nachzuweisen und aus den Messdaten einen Wert für die Elementarladung e zu bestimmen.
Beim vorliegenden Praktikumsversuch werden elektrisch geladene Öltröpfchen in einem horizontalen
Plattenkondensator beobachtet, die ohne Einfluss eines elektrischen Feldes mit
konstanter Geschwindigkeit v Sink sinken (Abb. EM.6a). Die Geschwindigkeit v Sink wird mit
Hilfe der Versuchsanordnung gemessen. Danach werden, durch Anlegen einer geeigneten
Spannung U (Abb. EM.6b) an den Plattenkondensator, die Tröpfchen zum Steigen gebracht
und die konstante Steiggeschwindigkeit v Steig bestimmt. Nachfolgend wird gezeigt, wie bei
Kenntnis von v Sink , v Steig und U die Ladung Q eines Tröpfchens bestimmt werden kann.
Dabei wird angenommen, dass alle Kräfte, die auf ein Öltröpfchen wirken, entlang einer
senkrechten Linie zu den Platten des Plattenkondensators wirken 1 .
Abbildung EM.6: Schematische Darstellung des Plattenkondensators mit einem
Öltröpfchen und den wirkenden Kräften. (a): Öltröpfchen sinkt im Plattenkondensator
ohne elektrisches Feld mit der Geschwindigkeit v Sink . (b): Bei Anlegen einer geeigneten
Spannung U steigt ein negativ geladenes Öltröpfchen mit der Geschwindigkeit v Steig .
1 Daher werden im Folgenden nur die Beträge der eigentlich vektoriellen Größen Geschwindigkeit ⃗v und
Kraft ⃗ F betrachtet.
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