2022年04月12日

高校物理「電子と光」ミリカンの実験C

高校物理「電子と光」ミリカンの実験C

◆問題

ミリカンの実験において、イオンの付着によって変化する1つの油滴の電気量を観測したところ、次の4つの測定値が得られた。これらの値から電気素量を求めよ。ただし、有効数字を3桁とする。

6.38,8.01,11.15,12.80 (×10-19C)


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良問の風物理頻出・標準入試問題集 (河合塾シリーズ)

帯電させた霧状の油滴の速度を計測するなどして、油滴の電荷を求め、それらの値をもとに電気素量eを求めた。という有名なミリカンの実験の問題です。

電気量の測定値が、ある一定の数の整数倍になっているとみなせるので、その一定の数が電気素量だと推定できる。というわけです。

6.38,8.01,11.15,12.80

8.01−6.38=1.63
11.15−8.01=3.14
12.80−11.15=1.65

それぞれの差は1.6または1.6の2倍程度ですね。
つまり、電気素量は1.6×10-19程度ではないかと推定できます。
そこでe=1.6とすると、

6.38≒4e
8.01≒5e
11.15≒7e
12.80≒8e

と考えられますね。

精度の高い値を求めるためには、できるだけ多くのデータを用いて平均値を求めた方がよいです。
というわけでこれらの平均を計算してみると、

4e+5e+7e+8e=6.38+8.01+11.15+12.80

両辺をそれぞれ計算して、

24e=38.34
  e=1.597

有効数字3桁で電気素量を表すと、1.60×10-19

というわけですね!


◆関連項目
ミリカンの実験@
原子まとめ電気・磁気まとめ


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posted by えま at 12:00| Comment(0) | TrackBack(0) | 高校物理 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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