밀리컨의 '유적(油滴) 실험'이란?

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전자의 무게와 전하를 측정한

밀리컨(Millikan)의 유적(油滴) 실험

 

  

전자는 핵의 둘레를 돌고 있으며, 전류라는 것은 전자들이 흐르는 것이다. 각 원소의 원자가 가진 전자의 수는 핵을 이루는 양성자의 수와 같다.

 

1개의 전자가 가진 전기적인 힘, 즉 전하(電荷 electric charge)는 어느 정도일까? 미국의 물리학자 로버트 밀리컨(Robert Millikan1868-1953)은 작은 상자에 현미경을 붙인 기발한 실험 장치를 사용하여 전자의 전하를 측정하는데 처음으로 성공했다.

 

실험 상자 속으로 안개처럼 미세한 기름방울을 분무기로 분사하면, 기름방울은 중력에 의해 바닥으로 떨어진다. 이때 기름방울은 분무기의 벽과 마찰하여 대전(帶電)하게 된다. 상자의 내부에 전극을 장치하여 높은 전압을 걸면, 기름방울은 전극의 영향으로 공중에 뜬 상태로 바닥으로 천천히 내려온다.

 

밀리컨은 이런 기름방울을 현미경으로 관찰하면서 크고 작은 기름방울이 가진 전자의 전하를 측정한 결과, 그 값이 약 1.6×10^-19 쿨롱의 정수배(正數倍)라는 것을 알게 되었다. 기름방울을 이용한 이 실험(Millikan's Oil-Drop Experiment)으로 밀리컨은, 이 값이 전자 1개가 가진 전하(기본 전하)라고 발표했다.

 

그의 실험은 다른 과학자들에 의해 곧 증명되었다. 이 실험을 하는 동안 밀리컨은 전자의 무게가 양성자의 1837분의 1이라고 계산했다. 이것을 무게(전자 1개의 무게)로 환산하면 9.1×10^-31kg이다.

 

밀리컨은 이 실험의 성공으로 1923년, 미국의 물리학자로는 마이컬슨(1907년 수상)에 이어 두 번째로 노벨 물리학상을 수상했다. 그는 미국 물리학회 회장도 역임했으며, 기독교 신앙심이 깊어, “창조주는 지금도 물질을 창조하고 있다.”는 사상을 믿었다.

 

 

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