💡 ヒント：ミリカンの実験・電気素量

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

ミリカンは平行極板間に小さな油滴を浮かべ、電場を調整して油滴を静止させる実験を行いました。重力と電気力がつりあう条件から、油滴1個の電荷 \(q\) を計算します。たくさんの油滴を測定すると、すべての電荷が「ある最小単位の整数倍」になっていることが分かりました。この最小単位が電気素量 \(e\)です。

例えば最小公約数を取って \(1.6 \times 10^{-19}\) C と分かれば、それが「電子1個分の電気量」だと結論できます。

✏️ 求めるもの

油滴のつりあい条件から個々の電荷 \(q\) を求め、複数の測定データの共通因子（最大公約数）として電気素量 \(e\) を決定する方法。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. つりあい条件を立てる：油滴に重力と電気力がはたらき、つりあい状態 \(mg = qE\) で静止
  2. 個々の電荷を求める：各油滴の質量 \(m\) と電場 \(E\) から \(q = mg/E\)
  3. 多数の \(q\) を比較：得られた \(q_1, q_2, q_3, \ldots\) の共通因子（最大公約数）を取る
  4. 電気素量 \(e\) を決定：共通因子が電気素量。各 \(q_i\) は \(e\) の整数倍
注意

油滴の質量 \(m\) は別の方法（例えば電場ゼロで落下させて終端速度から半径を求め、密度から計算）で決定する必要がある。「電荷が連続値ではなく必ず整数倍になる」のがミリカン実験のキーポイント。比電荷 \(e/m\) と電気素量 \(e\) を組み合わせると電子の質量 \(m\) が決定できる。