ミリカンの油滴実験では、油滴が受ける力とその電荷の大きさから、電気素量eを求めることができます。この実験において、与えられた数値から1.6×10の-19乗クーロンが導かれる理由について詳しく解説します。
1. ミリカンの油滴実験とは？
ミリカンの油滴実験は、1920年代に行われ、電子の電荷を測定するための重要な実験です。実験では、油滴に電荷を与えて、電場と重力のバランスを取ることで、電子の電荷eを求めました。この実験によって、電子の電荷は1.6×10の-19乗クーロンと特定されました。
2. 実験結果からeの値を求める方法
質問にあるように、実験結果で示された油滴の電荷（4.9、6.5、9.7、11.3、14.5、17.6×10の-19乗クーロン）から、電気素量eを求めるためには、これらの値がすべて整数倍であることに注目します。実際、これらの値は1.6×10の-19乗クーロンの整数倍であるため、1.6×10の-19乗クーロンがeの値であると導かれます。
3. なぜ1.6×10の-19乗クーロンになるのか？
与えられた値からeの値を求める方法は、最小公倍数や共通の整数倍を見つけることに似ています。実験で得られた電荷の値は、1.6×10の-19乗クーロンの倍数になっているため、この値が最も小さい共通の単位電荷であることがわかります。0.8や0.4ではなく、1.6になる理由は、他の値が1.6の倍数になっているためです。
4. 実験の反復と信頼性
ミリカンは相当な回数の実験を行い、1.6×10の-19乗クーロンという結果を得ました。複数回の実験による結果が一致することから、この値は非常に信頼できるものであり、現在の電子の電荷の標準値として広く受け入れられています。
5. まとめ
ミリカンの油滴実験では、得られた値がすべて1.6×10の-19乗クーロンの整数倍であったため、この値が電子の電荷として定義されました。与えられた値から1.6×10の-19乗クーロンを導く理由は、これらの数値がすべてこの値の倍数であるためです。
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