基本电荷(e)是怎样用物理实验测定的?

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基本电荷(e)是怎样用物理实验测定的?

2023-11-17 00:09| 来源: 网络整理| 查看: 265

    基本电荷是指一个电子所携带的负电荷(e),很小,很小,很难精确测定。但是,基本电荷(e)单位,对物理学而言,是极其重要的,必须确定。 请看”油滴实验“的示意图:

         从上图可见,红色的颗粒表示“小油滴”(oildrop),很小很小,更准确地说,是“小雾滴”。当然,小油滴还不是纳米粒子,使用光学显微镜还能够看得见。让小油滴慢慢地自由下落,有的油滴落入下方人为设计的“陷阱”,由上、下两块电极板构成的”均匀电场“(Uniform electric field)。假设右侧的显微镜(Microscope)能够”发现目标“,用人的视线”盯住“它。小油滴慢慢地自由下落,这时用手调节”均匀电场”的强度,使得小油滴悬浮在空中静止不动(注意:小油滴在电场的作用下,可以上\下移动)。

         此时,物理学家就要大显”神通“了。由于小油滴的重量是可以测定的,从而电场对小油滴的向上拉力也能推算出来,由此不难算出小油滴所携带的负电荷数值。但是,小油滴本身携带的电子很多很多,无法精确统计。那么,该怎么办呢?一般而言,物理学家的数学功底很好,又会动脑筋。他们细心地、准确地一一测定每个小油滴所携带的电荷值,一一纪录“在案”。结果发现,小油滴的电荷值呈现以下分布规律:

              236478*e, 23578901*e, 479023*e, 7429084*e,......

     符号”*e“代表”乘以e“,而”e“是一个极小极小的常数。物理学家转念一想,”这个“e”不就是单个电子所携带的电荷吗?小油滴携带了许多电子总不能有半个电子吧?也就是说,字母e前面的整数代表小油滴所携带的电子个数。

         物理实验是可重复的,在任何时间,在任何地点,任何人都可以重复做。近20年来,人们利用计算机的帮助,精确测定了上亿个小油滴的电荷数值,精确分析大批数据,最后确定了基本电荷e的精确数值为:

e= 0.000,000,000,000,000,000,016库伦(一安培每秒钟流过的电量)。

          我们说,从二氧化钛(TiO2)晶体表面上激发一个电子出来,时期、、使其呈现”活性“,需要3.2个电子伏特(eV)的能量,从而需要波长380纳米以下的紫外线照射才行(依据普朗克常数计算出来)。这是”必须“的。

          说明:搞光触媒必须具备”数理化、天地生“的基础知识,受过基础教育就行了。办事情就怕遇上文盲老板,不讲道理,还牛气烘烘,很讨人厌。



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