ROBERT ANDREWS MILLIKAN: BIOGRAFIA, OBLICZENIA ELEKTRONU, INNE SKŁADKI - BIOGRAFIE - 2026

Robert Andrews Millikan (1868-1953) był znanym fizykiem eksperymentalnym, a także wybitnym pedagogiem i osobą publiczną w Stanach Zjednoczonych w pierwszych dekadach XX wieku. Dokonał również licznych odkryć i wkładów w dziedzinie elektryczności, optyki i fizyki molekularnej.

Jednak wielkim osiągnięciem Millikana było obliczenie ładunku elektronu, który był w stanie określić dzięki temu, co obecnie znamy jako eksperyment kropli oleju.

Robert A. Millikan w California Institute of Technology (Caltech) 1947. Źródło: Wikipedia commons

Dziś ta praca jest uważana za idealny przykład zastosowania metody naukowej. Jednak poza jego badaniami sukces Millikana wynikał w dużej mierze z długiego doświadczenia zdobytego w wyniku wytrwałości w badaniu zjawisk naturalnych.

Biografia

Życie osobiste

Robert Millikan urodził się 22 marca 1868 r. W Morrison w stanie Illinois i zmarł 19 grudnia 1953 r. W San Marino w Kalifornii.

Kiedy Millikan miał pięć lat, przeprowadził się z rodziną do McGregor w stanie Iowa, a dwa lata później Millikanowie osiedlili się w Maquoketa, gdzie Robert rozpoczął naukę w szkole średniej. Ogólnie można stwierdzić, że edukacja rodzinna była decydująca w jego życiu zawodowym.

Podobnie oddanie i pasja do pracy, która zawsze przewyższała osobiste pragnienia i aspiracje, oprócz wielkiej uczciwości intelektualnej, doprowadziła go do odniesienia sukcesu w nauce i życiu publicznym.

W 1902 roku poślubił Gretę Blanchard i spędził miodowy miesiąc w Europie. W wyniku tego związku urodziło się troje dzieci: Clark, Glenn Allen i Max Franklin.

Studia stosowane

W 1886 r. Rozpoczął studia w Oberlin College, gdzie uczył się trygonometrii, geometrii analitycznej i greki. Ukończył studia w 1891 roku i uzyskał doktorat z fizyki na Uniwersytecie Columbia w 1895 roku, będąc pierwszym, który zrobił to na wydziale, na którym studiował.

Po uzyskaniu doktoratu Millikan wyjechał do Niemiec (1895-1896), gdzie studiował na prestiżowych uniwersytetach, takich jak Getynga i Berlin.

W czasie pobytu w Europie nawiązywał kontakty z ważnymi badaczami, takimi jak niemiecki fizyk Roentgen (1845-1923), odkrywca promieni rentgenowskich czy francuski Becquerel (1852-1903), którego badania nad radioaktywnością były decydujące w świecie naukowym.

Powrót do Ameryki

W 1910 roku Millikanowi zaproponowano pracę jako asystent w Ryerson Laboratory na Uniwersytecie w Chicago, więc przyjmując ją zakończył podróż po Europie. W tej placówce pracował jako nauczyciel do 1921 roku.

Na Uniwersytecie w Chicago Millikan pracował jako badacz i pedagog, odkrywając niektóre ze swoich wielkich pasji w nauczaniu.

W 1921 roku opuścił University of Chicago, aby objąć stanowisko dyrektora Laboratorium Fizyki Norman Bridge, mieszczącego się w California Institute of Technology (Caltech) w Pasadenie.

Millikan w swoim życiu wykładał krzesła z różnych dziedzin fizyki, był rektorem laboratorium fizycznego w Norman Bridge Institute i dyrektorem Caltech.

Entuzjazm Millikana dla edukacji

Millikan był znakomitym uczniem ze świetnymi umiejętnościami dydaktycznymi, więc pod koniec drugiego roku w Oberlin profesor, który uczył go greki, poprosił go, aby uczył fizyki elementarnej.

Ciężko przygotowywał się do tego zadania podczas wakacji w 1889 roku. Millikan rozwiązał wszystkie problemy z podręcznika fizyki, a następnie zrobił wszystko, aby uczniowie pracowali nad zadaniami przez cały rok kursu.

Dla Millikana rozwiązywanie wielu problemów było najlepszą metodologią nauczania fizyki. Naukowiec bronił tego systemu uczenia się przez całe życie, dlatego też uważany jest za wielkiego pasjonata edukacji.

Ta motywacja sprawiła, że ​​stał się współautorem szeregu nowatorskich pod względem metodycznym tekstów. Książki napisane przez Millikana zawierały wiele problemów zawierających pytania konceptualne, co było jak na tamte czasy bardzo nowatorskie.

Millikan jako agent reklamowy w edukacji

Ze względu na swoją determinację, by podnieść reputację Caltech, Millikan został uznany za jednego z największych agentów reklamowych w dziedzinie edukacji. Było to konieczne, aby Instytut stał się prestiżowym ośrodkiem dydaktycznym nauk przyrodniczych i technicznych.

Różnił się jednak mocno z kolegami w sprawach polityki, filozofii i religii. Co więcej, jego metody administracyjne były niekonwencjonalne, ale jego osobiste przywództwo było niezbędne, aby sytuacje obrały właściwy kurs.

Podsumowując, można stwierdzić, że wpływ Millikana był fundamentalnym filarem rozwoju i szkolenia fizyków i badaczy w Stanach Zjednoczonych.

Badania Millikana: ładunek elektronowy i inne składki

- Oszacowanie ładunku elektronowego

Millikan rozpoczął badania nad ładunkiem elektronowym w 1907 r. Na podstawie modelu fizyka HA Wilsona (1874-1964). Śledztwo przeszło przez kilka etapów.

Pierwsza faza polegała na jonizacji powietrza w komorze chmur, a następnie kondensacji jonów w chmurze. W ten sposób obserwował i mierzył opadanie chmury tylko pod działaniem grawitacji.

Później ocenił upadek zjonizowanej chmury, ale pod wpływem pionowej siły elektrycznej, która nakłada się na grawitację. Po kilku procesach udało mu się zaprojektować eksperyment kropli oleju, który pozwolił mu obliczyć podstawowy ładunek elektryczny i jego masę.

Osiągnięto to za pomocą sprzętu, który rozpraszał olej w bardzo małych kroplach. Wypadły one przez otwór, w którym zostały poddane działaniu pola elektrycznego.

Oryginalna aparatura kropli oleju. Zaprojektowany przez Millikana. Źródło: Wikipedia commons.

Dzięki zastosowaniu specjalnych soczewek można było zwizualizować kroplę, a dzięki pomiarowi prędkości opadania naukowiec mógł oszacować wartość masy elektronu. Eksperyment powtórzono kilkakrotnie.

W ten sposób Millikan wyznaczył obciążenie podstawowe, a także zdołał ustalić jego wartość. W 1909 roku opublikował artykuł, w którym wyjaśnił technikę, której użył do określenia ładunku elektronu.

- Praca w fotoelektryce

Jego pierwsze prace i publikacje na temat fotoelektryczności powstały od 1907 roku z jego uczniem G. Winchesterem. Celem było zbadanie, czy prąd fotoelektryczny i potencjał ograniczający zależą od temperatury emitującego metalu.

Podczas tych badań Millikan musiał poradzić sobie z wieloma błędami procesowymi, takimi jak znaczenie czyszczenia powierzchni metalowych i niebezpieczeństwo używania iskier jako źródła światła krótkofalowego, ponieważ wyładowania iskier mogą fałszować zmierzone potencjały poprzez indukowanie oscylacje elektryczne w urządzeniu.

- Ekstremalne widmo ultrafioletowe

Millikan doszedł do wniosku, że badania nad światłem ultrafioletowym przy użyciu gorących iskier wytwarzanych między metalowymi elektrodami są możliwe dzięki jego badaniom nad potencjałami tych iskier.

Odkrycie to było bardzo ważne dla społeczności naukowej, ponieważ wszystkie wcześniejsze wysiłki dotyczące krótkiego widma ultrafioletowego były ograniczone przez jego ekstremalną zdolność pochłaniania.

Jednak zastosowanie gorącej iskry i wklęsłej siatki odbiciowej rozwiązało problem, a także umieszczenie spektrografu próżniowego wzdłuż całej ścieżki promieni.

Pierwsze wyniki uzyskane za pomocą tego typu spektrografu próżniowego opisali Millikan i Sawyer w 1918 roku.

- Promieniowanie kosmiczne

Badania nad promieniowaniem kosmicznym sięgają początku XX wieku. Były to podejścia eksperymentalne, w których za pomocą elektroskopów mierzono procesy wyładowań w stosunku do wysokości.

Millikan miał trudne dni w swojej działalności badawczej nad promieniowaniem kosmicznym. W związku z tym podkreślono jego ożywione debaty na temat natury i pochodzenia promieni kosmicznych. Można stwierdzić, że jego odkrycia były ważnymi wydarzeniami w świecie nauki w latach trzydziestych XX wieku.

Projekt eksperymentów

Podczas pobytu w Pasadenie Millikan ponownie zainteresował się promieniowaniem kosmicznym. W swoich eksperymentach wykorzystywał elektroskopy i barometry, które wysyłał do atmosfery za pomocą sondujących balonów.

Balony te osiągały wysokość do 11,2 i 15,2 km. Wartości instrumentalne zbierano przy wchodzeniu i schodzeniu, umożliwiając określenie wartości wstrząsu podczas zabiegu.

Eksperymenty te Millikan przeprowadził wiosną 1922 roku z IS Bowenem. Ich badania wykazały, że promienie kosmiczne są bardziej przenikliwe niż jakiekolwiek inne znane promieniowanie.

Decydujące jest wskazanie, że przed badaniami Millikana promienie kosmiczne badali tylko meteorolodzy i specjaliści od radioaktywności. Po tych pracach dla ówczesnych fizyków otwarto nowy kierunek studiów i badań.

Nagrody i wyróżnienia

W 1923 roku Millikan otrzymał komunikat, w którym oznajmił, że został uhonorowany Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki za badania nad efektem fotoelektrycznym i ładunkiem elektronu.

Millikan uczestniczył w III Kongresie Solvay w Brukseli w 1921 roku, którego tematem były atomy i elektrony.

Otrzymał doktorat honoris causa dwudziestu pięciu uniwersytetów. Oprócz nagrody Comstock, medalu Edisona i medalu Hughesa.

Bibliografia

1. Millikan, fizyk, który przyszedł zobaczyć elektron. Pobrane 28 grudnia z: bbvaopenmind.com
2. Du Bridge LA, Epstein PA Robert Andrews Millikan 1868-1953. Pamiętnik biograficzny. Pobrane 28 grudnia z: nasonline.org
3. Reyes (1998). Kilka rozważań na temat roli eksperymentu w pracach nad promieniami kosmicznymi na początku XX wieku. Przypadek Roberta Andrewsa Millikana. Pobrane 29 grudnia z: Researchgate.net
4. Du Bridge LA (1954). Robert Andrews Millikan: 1868-1953. Pobrane 28 grudnia z: science.sciencemag.org
5. Gullstrand A. (1924). Wręczenie Nagrody Nobla Robertowi A. Millikanowi. Pobrane 28 grudnia z: science.sciencemag.org
6. (SA) (sf) Doświadczenie z kroplami oleju Millikana. Pobrane 29 grudnia z: britannica.com