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Theoretische Chemie: Einführung und historische Entwicklung

Millikan-Versuch

Millikans Öltröpfchen-Versuch:

Abb.1
Versuchsanordnung von Millikan
  • Zerstäuber
  • Spannungsregler
  • Spannungsquelle
  • Spannungsmessgerät
  • Kondensatorplatten
  • Öltröpfchen

In einem abgeschlossenen und mit Luft gefüllten Gefäß werden mit einem Zerstäuber feinste Öltröpfchen erzeugt. Diese nehmen ggf. eine Ladung auf und gelangen durch ein Loch zwischen die Platten eines Kondensators in der Mitte des Gefäßes. Auf ein Tröpfchen, welches sich zwischen den Platten bewegt, wirken folgende Kräfte:

a) Schwerkraft

K g = m g

Dichte ρ T , die folgendermaßen formuliert werden kann:

K g = 4 3 π r 3 ρ T g

b) Auftriebskraft (Dichte der Luft ρ L )

K a = 4 3 π r 3 ρ L g

c) Reibungskraft analog zum Stokes'schen Gesetz

K r = 6 π η r v

(Kugel mit Radius r, im Medium der Viskosität η, mit einer Geschwindigkeit v)

d) Coulomb-Kraft

K c = q E

( E homogenes elektrisches Feld, q Ladung des Tröpfchens)

Die Tröpfchen fallen so lange beschleunigt, bis die Geschwindigkeit so groß ist, dass die Summe der auftretenden Kräfte Null ist:

K g + K r + K a + K c = 0

Millikan fand durch Einstellen bestimmter Geschwindigkeiten für q nur ganzzahlige Vielfache der Elementarladung e (Ladung: q = n e ), die er zu e = 1,6 · 10 19 As  bestimmte.

Der korrekte Wert der Elementarladung lautet heute: e = 1,60206 · 10 19 As

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