Американский физик Роберт Милликен разработал метод, ставший классическим примером изящного физического эксперимента.
Милликену удалось изолировать в пространстве несколько заряженных капелек воды между пластинами конденсатора. Освещая рентгеновскими лучами, можно было слегка ионизировать воздух между пластинами и изменять заряд капель. При включенном поле между пластинами капелька медленно двигалась вверх под действием электрического притяжения. При выключенном поле она опускалась под действием гравитации. Включая и выключая поле, можно было изучать каждую из взвешенных между пластинами капелек в течение 45 секунд, после чего они испарялись. К 1909 году удалось определить, что заряд любой капельки всегда был целым кратным фундаментальной величине е (заряд электрона). Это было убедительным доказательством того, что электроны представляли собой частицы с одинаковыми зарядом и массой. Заменив капельки воды капельками масла, Милликен получил возможность увеличить продолжительность наблюдений до 4,5 часа и в 1913 году, исключив один за другим возможные источники погрешностей, опубликовал первое измеренное значение заряда электрона: е = (4,774 ± 0,009)х10-10 электростатических единиц.
λ = 2,6 · 10⁻¹⁰ c⁻¹
W₀ = 8,8 · 10⁻¹³ Дж
t = 24 год = 86 400 с
m₀ = 10 мг = 10 · 10⁻⁶ кг
M (Pu²³⁸) = 238 · 10⁻³ кг / моль
__________________
W -?
1)
Знайдемо початкове число радіоактивних атомів полонію:
N₀ = m · Nₐ / M = 10 · 10⁻⁶ · 6,02 · 10²³ / (238 · 10⁻³) ≈ 2,5 · 10¹⁹
2)
Число розпалися атомів:
N = N₀ · (1 - eⁿ), де
n = - λ · t = - 2,6 · 10⁻¹⁰ · 86 400 ≈ - 22 · 10⁻⁶
маємо:
N = N₀ · (1 - eⁿ) = 2,5 · 10¹⁹ · (1 - e ^ (- 22 · 10⁻⁶)) ≈ 5,5 · 10¹⁴
3)
енергія:
W = W₀ · N = 8,8 · 10⁻¹³ · 5,5 · 10¹⁴ ≈ 480 Дж