רוברט אנדרס מיליקן: ביוגרפיה, חישוב האלקטרון, תרומות אחרות - ביוגרפיות - 2025

רוברט אנדרוס מיליקן (1868-1953) היה פיזיקאי ניסיוני בעל שם, כמו גם מחנך ואיש ציבור בולט בארצות הברית בעשורים הראשונים של המאה העשרים. באופן דומה, הוא תרם תרומות רבות וגילויים בתחומי החשמל, האופטיקה והפיזיקה המולקולרית.

עם זאת, ההישג הגדול של מיליקאן היה חישוב מטען האלקטרונים, אותו הצליח לקבוע בזכות מה שמכונה כיום ניסוי טיפת הנפט.

רוברט א. מיליקן במכון הטכנולוגי בקליפורניה (Caltech) 1947. מקור: המפקח בוויקיפדיה

כיום עבודה זו נחשבת דוגמא אידיאלית ליישום השיטה המדעית. עם זאת, מעבר למחקריו, הצלחתו של מיליקאן נבעה במידה רבה מהניסיון הרב שנרכש כתוצאה מהתמדה בחקר תופעות טבע.

ביוגרפיה

חיים אישיים

רוברט מיליקאן נולד ב- 22 במרץ 1868 במוריסון, אילינוי, ומת ב -19 בדצמבר 1953 בסן מרינו, קליפורניה.

כשהיה בן חמש עברו מיליקן ומשפחתו למקגרגור, איווה, שנתיים אחר כך התיישבו המיליקנים במוקוקטה, שם החל רוברט את לימודיו בתיכון. באופן כללי ניתן לקבוע כי החינוך המשפחתי היה מכריע בחייו המקצועיים.

באופן דומה, הדבקות והתשוקה שלו בעבודתו, שתמיד הייתה מעל לרצונותיו והשאיפות האישיות שלו, בנוסף לכנות האינטלקטואלית הגדולה שלו, הובילה אותו להשיג הצלחה במדע ובחיים הציבוריים.

בשנת 1902 התחתן עם גרטה בלאנארד ונהנה מירח הדבש שלהם באירופה. כתוצאה מהאיחוד הזה נולדו שלושה ילדים: קלארק, גלן אלן ומקס פרנקלין.

לימודים יישומיים

בשנת 1886 החל את לימודיו במכללת אוברלין, שם למד טריגונומטריה, גיאומטריה אנליטית ויוונית. הוא סיים את לימודיו בשנת 1891 וקיבל תואר דוקטור לפיזיקה מאוניברסיטת קולומביה בשנת 1895, כשהיה הראשון לעשות זאת במחלקה בה למד.

לאחר קבלת הדוקטורט, מיליקקן נסע לגרמניה (1895-1896), שם למד באוניברסיטאות יוקרתיות כמו גטינגן וברלין.

בתקופתו באירופה התייחס לחוקרים חשובים כמו הפיזיקאי הגרמני רואנטגן (1845-1923), מגלה קרני רנטגן, או "בקרל" הצרפתי (1852-1903), שמחקרי הרדיואקטיביות שלהם היו מכריעים בעולם המדעי.

חזרה לאמריקה

בשנת 1910 הוצעה למיליקן עבודה כאסיסטנט במעבדת ריירסון באוניברסיטת שיקגו, ולכן בהשלמתו סיים את סיבוב ההופעות שלו באירופה. במוסד זה עבד כמורה, והחזיק בתפקיד עד שנת 1921.

באוניברסיטת שיקגו מיליליקן מילל כחוקר וכמחנך, וגילה כמה מתשוקותיו הגדולות בהוראה.

בשנת 1921 עזב את אוניברסיטת שיקגו כדי להיות מנהל המעבדה לפיזיקה בגשר נורמן, הממוקם במכון הטכנולוגי בקליפורניה (קלטק) בפסדינה.

במהלך חייו לימד מיליקן פרופסורות בתחומים שונים בפיזיקה, היה רקטור המעבדה לפיזיקה במכון גשר נורמן ומנהל קלטק.

ההתלהבות של מיליקאן מהחינוך

מיליקן היה סטודנט מצוין עם מתקן נהדר להוראה, ולכן בסוף השנה השנייה שלו באוברלין, פרופסור שלימד אותו יוונית ביקש ממנו ללמד פיזיקה יסודית.

הוא התכונן קשה למשימה זו במהלך חופשת הקיץ של 1889. מיליקאן פתר את כל הבעיות בספר הלימוד לפיזיקה, ואז יצא מגדרו כדי שהסטודנטים יעבדו על הבעיות לאורך כל שנת הקורס.

עבור מיליקן, פעולת פיתרון בעיות רבות הייתה המתודולוגיה הטובה ביותר להוראת הפיזיקה. מערכת לימוד זו הוגנה על ידי המדען לאורך חייו, וזו הסיבה שהוא גם נחשב לחובב חינוך גדול.

מוטיבציה זו הובילה אותו להיות מחבר משותף לסדרת טקסטים חדשניים מבחינת מתודולוגיית ההוראה. הספרים שנכתבו על ידי מיליקאן כללו בעיות רבות בהן שילבו שאלות רעיוניות, שהייתה מאוד רומנטית באותה תקופה.

מיליקן כסוכן פרסום בחינוך

בשל נחישותו לעורר את המוניטין של קלטק, מיליקן דורג לאחד מסוכני הפרסום הגדולים בתחום החינוך. זה היה הכרחי כדי להפוך את המכון למרכז יוקרתי ביותר להוראת מדעי הטבע והנדסה.

עם זאת, הוא נבדל חזק עם עמיתיו בענייני פוליטיקה, פילוסופיה ודת. יתרה מזאת, שיטותיו הניהוליות היו לא שגרתיות, אך מנהיגותו האישית הייתה חיונית כדי שמצבים ילכו בדרך הנכונה.

לסיכום, ניתן לקבוע כי השפעתו של מיליקן הייתה נדבך בסיסי בהתפתחות והכשרה של פיזיקאים וחוקרים בארצות הברית.

חקירותיו של מיליקאן: טעינת אלקטרונים ותרומות אחרות

- הערכת מטען אלקטרונים

מיליקן החל את לימודיו במטען אלקטרונים בשנת 1907, על בסיס הדגם של הפיזיקאי ח.א וילסון (1874-1964). החקירה עברה מספר שלבים.

השלב הראשון כלל יינון האוויר בתא ענן, ואז עיבוי היונים בענן. בדרך זו, הוא ציין ומדד את נפילת הענן רק תחת פעולת הכובד.

בהמשך הוא העריך את נפילתו של ענן מיונן, אך בהשפעת כוח חשמלי אנכי שמונח על כוח הכבידה. לאחר מספר תהליכים הוא הצליח לתכנן את ניסוי טיפת השמן, שאיפשר לו לחשב את המטען החשמלי הבסיסי ואת מסתו.

זה הושג באמצעות ציוד שפיזר שמן בטיפות קטנות מאוד. אלה נפלו דרך חור בו הם היו נתונים לשדה החשמלי.

מנגנון מקורי של טיפת השמן. עוצב על ידי מיליקן. מקור: ויקיפדיה.

באמצעות עדשות מיוחדות ניתן היה לדמיין טיפה ובעזרת מדידת מהירות הנפילה הצליח המדען להעריך את ערך מסה האלקטרון. הניסוי חזר על עצמו מספר פעמים.

באופן זה מיליקן קבעה את העומס הבסיסי והצליחה גם לקבוע את ערכו. בשנת 1909 פרסם את המאמר בו הסביר את הטכניקה בה השתמש לקביעת מטען האלקטרון.

- העבודה בפוטואלקטריות

עבודותיו הראשונות ופרסומיו בנושא הפוטואלקטריות בוצעו משנת 1907 עם תלמידו ג 'וינצ'סטר. המטרה הייתה לבדוק האם הזרם הפוטואלקטרי והפוטנציאל המגביל תלויים בטמפרטורה של המתכת הפולטת.

במהלך חקירות אלה, מיליקן נאלץ להתמודד עם מספר שגיאות בתהליך, כמו החשיבות של ניקוי משטחי מתכת והסכנה בשימוש בניצוצות כמקור אור לגל קצר, שכן פריקות ניצוץ עלולות לזייף פוטנציאלים מדודים על ידי גרימת תנודות חשמליות במכשיר.

- הספקטרום האולטרה סגול הקיצוני

מיליקאן הגיע למסקנה שמחקרי אור אולטרה סגול המשתמשים בניצוצות החמים המיוצרים בין אלקטרודות מתכת היו אפשריים, הודות למחקריו על פוטנציאליהם של הניצוצות הללו.

ממצא זה היה חשוב מאוד לקהילה המדעית, מכיוון שכל המאמצים הקודמים בספקטרום האולטרה-סגול היו מוגבלים על ידי יכולת הקליטה הקיצונית שלו.

אך השימוש במצנץ לוהט ובבעת השתקפות קעורה פתר את הבעיה, כמו גם הצבת ספקטרוגרף ואקום לאורך כל מסלול הקרניים.

התוצאות הראשונות שהושגו בעזרת ספקטרוגרף ואקום מסוג זה תוארו על ידי מיליקן וסוייר בשנת 1918.

- קרניים קוסמיות

חקר הקרניים הקוסמיות מתוארך לתחילת המאה העשרים. היו אלה גישות ניסיוניות בהן באמצעות אלקטרוסקופים נמדדו תהליכי פריקה ביחס לגובה.

למיליקן היו ימים קשים בפעילות המחקר שלו על קרניים קוסמיות. בעניין זה מודגשים הדיונים הנמרצים שלו על טיבם ומקורם של קרניים קוסמיות. ניתן לקבוע שממצאיו היו אירועים חשובים בעולם המדע בשנות השלושים.

תכנון הניסויים

במהלך תקופתו בפסדינה, מיליקן התעניין שוב בפועל בקרניים קוסמיות. בניסויים שלו הוא השתמש באלקטרוסקופים ובברומטרים ששלח לאטמוספרה בעזרת בלונים נשמעים.

הבלונים הללו הגיעו לגבהים של עד 11.2 ו -15.2 ק"מ. ערכים מכשירים נאספו בעלייה וירידה, מה שמאפשר לקבוע את ערך ההלם במהלך ההליך.

ניסויים אלה נערכו על ידי מיליקן באביב 1922 עם IS Bowen. מחקריהם הראו כי קרניים קוסמיות חודרות יותר מכל קרינה ידועה אחרת.

מכריע להצביע על כך שלפני חקירותיו של מיליקאן נבדקו קרניים קוסמיות רק על ידי מטאורולוגים ומומחים ברדיואקטיביות. לאחר עבודות אלו נפתח תחום לימודים ומחקר חדש לפיזיקאים של אז.

פרסים והבחנות

בשנת 1923, מיליקן קיבל הודעה שהודיעה כי הוענק לו פרס פרס נובל לפיזיקה על מחקריו על האפקט הפוטואלקטרי ועל מטען האלקטרון.

מיליקאן השתתף בקונגרס Solvay השלישי בבריסל בשנת 1921, ונושא הקונגרס היה אטומים ואלקטרונים.

הוא קיבל את הדוקטורט Honoris Causa מעשרים וחמש אוניברסיטאות. בנוסף לפרס קומסטוק, מדליית אדיסון ומדליית יוז.

הפניות

1. מיליקן, הפיזיקאי שהגיע לראות את האלקטרון. הוחזר ב -28 בדצמבר מ: bbvaopenmind.com
2. Du Bridge LA, Epstein PA רוברט אנדרוס מיליקן 1868-1953. ספר זיכרון ביוגרפי. הוחזר ב -28 בדצמבר מ: nasonline.org
3. רייס (1998). כמה שיקולים לגבי תפקיד הניסוי ביצירות על קרניים קוסמיות מראשית המאה העשרים. המקרה של רוברט אנדרוס מיליקן. הוחזר ב -29 בדצמבר מתוך: Researchgate.net
4. Du Bridge LA (1954). רוברט אנדרוס מיליקן: 1868-1953. הוחזר ב -28 בדצמבר מ: science.sciencemag.org
5. גולסטראנד א '(1924). הצגת פרס נובל לרוברט א. מיליקן. הוחזר ב -28 בדצמבר מ: science.sciencemag.org
6. (SA) (sf) ניסוי טיפת שמן של מיליקן. הוחזר ב -29 בדצמבר מ: britannica.com