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、1.60×10-19C
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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2022年04月12日
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