РОБЕРТ ЭНДРЮС МИЛЛИКАН: БИОГРАФИЯ, РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОНА, ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ - БИОГРАФИИ - 2025

Роберт Эндрюс Милликен (1868–1953) был известным физиком-экспериментатором, а также известным педагогом и общественным деятелем в Соединенных Штатах в первые десятилетия 20-го века. Точно так же он сделал множество вкладов и открытий в области электричества, оптики и молекулярной физики.

Однако большим достижением Милликена было вычисление заряда электрона, которое он смог определить благодаря тому, что сейчас известно как эксперимент с каплей масла.

Роберт А. Милликен в Калифорнийском технологическом институте (Калифорнийский технологический институт), 1947 год. Источник: Wikipedia Commons.

Сегодня эта работа считается идеальным примером применения научного метода. Однако, помимо его исследований, успех Милликена во многом был обусловлен длительным опытом, приобретенным в результате настойчивости в изучении природных явлений.

биография

Личная жизнь

Роберт Милликен родился 22 марта 1868 года в Моррисоне, штат Иллинойс, и умер 19 декабря 1953 года в Сан-Марино, штат Калифорния.

Когда ему было пять лет, Милликен и его семья переехали в МакГрегор, штат Айова, а два года спустя Милликаны поселились в Макокете, где Роберт начал учебу в средней школе. В целом можно установить, что семейное воспитание имело решающее значение в его профессиональной жизни.

Точно так же его преданность и страсть к своей работе, которая всегда была выше его личных желаний и стремлений, в дополнение к его большой интеллектуальной честности, привели его к успеху в науке и общественной жизни.

В 1902 году он женился на Грете Бланшар и провел медовый месяц в Европе. В результате этого союза родилось трое детей: Кларк, Гленн Аллен и Макс Франклин.

Прикладные исследования

В 1886 году он начал учебу в Оберлинском колледже, где изучал тригонометрию, аналитическую геометрию и греческий язык. Он окончил университет в 1891 году и получил докторскую степень по физике в Колумбийском университете в 1895 году, став первым на факультете, на котором он учился.

После получения докторской степени Милликен отправился в Германию (1895-1896), где учился в престижных университетах, таких как Геттинген и Берлин.

Во время своего пребывания в Европе он общался с такими важными исследователями, как немецкий физик Рентген (1845-1923), открывший рентгеновские лучи, или французский Беккерель (1852-1903), чьи исследования радиоактивности имели решающее значение в научном мире.

Назад в америку

В 1910 году Милликену предложили работу ассистентом в лаборатории Райерсона Чикагского университета, и, приняв ее, он завершил свое турне по Европе. В этом учреждении он работал учителем, занимая эту должность до 1921 года.

В Чикагском университете Милликен работал исследователем и педагогом, обнаружив некоторые из своих страстей в преподавании.

В 1921 году он оставил Чикагский университет, чтобы стать директором Физической лаборатории Норман Бридж, расположенной в Калифорнийском технологическом институте (Калифорнийский технологический институт) в Пасадене.

В течение своей жизни Милликен преподавал в различных областях физики, был ректором лаборатории физики в Институте Норман Бридж и директором Калифорнийского технологического института.

Энтузиазм Милликена к образованию

Милликен был отличником с большими способностями к преподаванию, поэтому в конце второго года обучения в Оберлине профессор, обучавший его греческому языку, попросил его преподавать элементарную физику.

Он усердно готовился к этому заданию во время летних каникул 1889 года. Милликен решил все задачи из учебника физики, а затем приложил все усилия, чтобы студенты работали над проблемами в течение всего учебного года.

Для Милликена решение многих проблем было лучшей методикой преподавания физики. Эту систему обучения ученый защищал на протяжении всей своей жизни, поэтому его также считают большим энтузиастом образования.

Эта мотивация привела его к тому, что он стал соавтором серии новаторских текстов с точки зрения методологии обучения. Книги, написанные Милликеном, включали множество проблем, включающих концептуальные вопросы, что было очень новым для того времени.

Милликен как рекламный агент в сфере образования

Благодаря своей решимости поднять репутацию Калифорнийского технологического института Милликен был признан одним из самых известных агентов в области образования. Это было необходимо для преобразования института в престижный центр преподавания естественных и технических наук.

Однако он сильно расходился со своими коллегами в вопросах политики, философии и религии. Более того, его административные методы были нетрадиционными, но его личное руководство было необходимо для того, чтобы ситуации развивались правильно.

В заключение можно сказать, что влияние Милликена было фундаментальной опорой в развитии и обучении физиков и исследователей в Соединенных Штатах.

Исследования Милликена: заряд электрона и другие вклады

- Оценка заряда электрона

Милликен начал свои исследования заряда электронов в 1907 году, основываясь на модели физика Х.А. Вильсона (1874-1964). Следствие прошло несколько этапов.

Первая фаза заключалась в ионизации воздуха в камере Вильсона и последующей конденсации ионов в облако. Таким образом, он наблюдал и измерял падение облака только под действием силы тяжести.

Позже он оценил падение ионизированного облака, но под действием вертикальной электрической силы, которая накладывается на гравитацию. После нескольких процессов ему удалось спроектировать эксперимент с каплей масла, который позволил ему вычислить основной электрический заряд и его массу.

Это было достигнуто с помощью оборудования, которое диспергировало масло в очень мелких каплях. Они падали через отверстие, где на них воздействовало электрическое поле.

Оригинальный аппарат масляной капли. Разработан Милликеном. Источник: Википедия.

С помощью специальных линз можно было визуализировать каплю, и, измерив скорость падения, ученый смог оценить значение массы электрона. Опыт повторяли несколько раз.

Таким образом, Милликен определил базовую нагрузку, а также сумел установить ее значение. В 1909 году он опубликовал статью, в которой объяснил технику, которую использовал для определения заряда электрона.

- Работа в фотоэлектричестве

Его первые работы и публикации по фотоэлектричеству были выполнены с 1907 года вместе с его учеником Г. Винчестером. Цель состояла в том, чтобы исследовать, зависят ли фотоэлектрический ток и ограничивающий потенциал от температуры излучающего металла.

В ходе этих исследований Милликену пришлось столкнуться с рядом технологических ошибок, таких как важность очистки металлических поверхностей и опасность использования искр в качестве источника коротковолнового света, поскольку искровые разряды могут искажать измеренные потенциалы, вызывая электрические колебания в устройстве.

- Крайний ультрафиолетовый спектр

Милликен пришел к выводу, что исследования в ультрафиолетовом свете с использованием горячих искр, возникающих между металлическими электродами, были возможны благодаря его исследованиям потенциалов этих искр.

Это открытие было очень важным для научного сообщества, так как все предыдущие усилия по изучению короткого ультрафиолетового спектра были ограничены его исключительной способностью к поглощению.

Но использование горячей искры и вогнутой отражательной решетки решило проблему, как и размещение вакуумного спектрографа по всему пути лучей.

Первые результаты, полученные с помощью вакуумного спектрографа этого типа, были описаны Милликеном и Сойером в 1918 году.

- Космические лучи

Изучение космических лучей восходит к началу 20 века. Это были экспериментальные подходы, в которых с помощью электроскопов измерялись процессы разряда в зависимости от высоты.

У Милликена были трудные дни в его исследовательской деятельности по космическим лучам. В этой связи особо выделяются его энергичные дискуссии о природе и происхождении космических лучей. Можно установить, что его открытия были важными событиями в мире науки 1930-х годов.

Дизайн экспериментов

Во время пребывания в Пасадене Милликен снова стал активно интересоваться космическими лучами. В своих экспериментах он использовал электроскопы и барометры, которые отправлял в атмосферу с помощью зондирующих воздушных шаров.

Эти аэростаты достигли высоты 11,2 и 15,2 километра. Инструментальные значения были собраны при подъеме и спуске, что позволило определить значение толчка во время процедуры.

Эти эксперименты были выполнены Милликеном весной 1922 г. с И. С. Боуэном. Их исследования показали, что космические лучи проникают больше, чем любое другое известное излучение.

Решительно указать, что до исследований Милликена космические лучи изучались только метеорологами и специалистами по радиоактивности. После этих работ перед физиками того времени открылась новая область исследований.

Награды и отличия

В 1923 году Милликен получил сообщение, в котором сообщалось, что он удостоен Нобелевской премии по физике за исследования фотоэлектрического эффекта и заряда электрона.

Милликен посетил Третий Сольвеевский конгресс в Брюсселе в 1921 году, темой которого были атомы и электроны.

Он получил докторскую степень Honoris Causa в двадцати пяти университетах. В дополнение к премии Комстока, медали Эдисона и медали Хьюза.

Ссылки

1. Милликен, физик, который пришел посмотреть на электрон. Получено 28 декабря с: bbvaopenmind.com
2. Du Bridge LA, Эпштейн PA Роберт Эндрюс Милликен 1868–1953. Биографические воспоминания. Получено 28 декабря с: nasonline.org.
3. Рейес (1998). Некоторые соображения о роли эксперимента в работах по космическим лучам начала ХХ века. Дело Роберта Эндрюса Милликена. Получено 29 декабря с сайта Researchgate.net.
4. Дю Бридж Лос-Анджелес (1954). Роберт Эндрюс Милликен: 1868–1953. Получено 28 декабря с сайта science.sciencemag.org.
5. Гуллстранд А. (1924). Вручение Нобелевской премии Роберту А. Милликену. Получено 28 декабря с сайта science.sciencemag.org.
6. (SA) (SF) Эксперимент с каплей масла Милликена. Получено 29 декабря с: britannica.com.