Biografia de Robert Andrews Millikan, Cálculo de elétrons, outras contribuições

Robert Andrews Millikan (1868-1953) era um fisicista experimental de renome, bem como um educador notável e uma figura pública nos Estados Unidos durante as primeiras décadas do século XX. Da mesma forma, ele fez inúmeras contribuições e descobertas nos campos de eletricidade, óptica e física molecular.

No entanto, a grande conquista de Millikan foi o cálculo da carga de elétrons, que conseguiu determinar graças ao que atualmente é conhecido como experimento de queda de óleo.

Robert a. Millikan no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) 1947. Fonte: Wikipedia Commons

Hoje, este trabalho é considerado um exemplo ideal da aplicação do método científico. No entanto, além de suas investigações, o sucesso de Millikan se deveu em grande parte à longa experiência de persistência no estudo dos fenômenos naturais.

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Biografia

Vida pessoal

Robert Millikan nasceu em 22 de março de 1868 em Morrison, Illinois, e morreu em 19 de dezembro de 1953 em San Marino, Califórnia.

Quando ele completou cinco anos, Millikan se reuniu com sua família para McGregor, Iowa. Dois anos depois, a residência de Millikan em Machoketa, onde Robert começou seus estudos de ensino médio. Em geral, pode -se estabelecer que a educação familiar foi decisiva em sua vida profissional.

Da mesma forma, devoção e paixão por seu trabalho, que sempre estava acima de seus desejos e aspirações pessoais, além de sua grande honestidade intelectual, o levou a ter sucessos na ciência e na vida pública.

Em 1902, ele contratou núpcias com Greta Blanchard e apreciou sua lua de mel na Europa. Fruto desta união nasceu três filhos: Clark, Glenn Allen e Max Franklin.

Estudos realizados

Em 1886, ele começou seus estudos no College of Oberlin, onde aprendeu trigonometria, geometria analítica e grega. Ele se formou em 1891 e obteve seu doutorado em física na Universidade de Columbia em 1895, sendo o primeiro a obtê -lo no departamento onde estudou.

Depois de receber o doutorado, Millikan viajou para a Alemanha (1895-1896), onde fez alguns estudos em universidades de prestígio como Gintga e Berlin.

Em sua passagem pela Europa, ele se relacionou com pesquisadores importantes como o físico alemão Roentgen (1845-1923), o descobridor de raios-X ou o francês Becquerel (1852-1903), cujos estudos sobre radioatividade foram decisivos no mundo científico.

De volta aos Estados Unidos

Em 1910, Millikan recebeu um emprego como assistente no Laboratório Ryerson da Universidade de Chicago; portanto, ao aceitá -lo, ele terminou sua jornada pela Europa. Nesta instituição, ele se exercitou como professor, ocupando a posição até 1921.

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Na Universidade de Chicago, Millikan trabalhou como pesquisador e educador, descobrindo no ensino de algumas de suas grandes paixões.

Em 1921, ele deixou a Universidade de Chicago para se tornar o diretor da física da ponte normanda, localizada no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) em Pasadena.

Durante sua vida, Millikan ditou cadeiras em diferentes áreas da física, ele foi reitor do Laboratório de Física no Instituto Norman Bridge e diretor de Caltech.

Entusiasmo de Millikan pela educação

Millikan foi um excelente aluno com grande facilidade para o ensino; portanto, no final de seu segundo ano em Oberlin, o professor que lhe ensinou grego pediu para ditar o assunto da física elementar.

Ele se preparou para esta alocação durante as férias de verão do ano de 1889. Millikan resolveu todos os problemas do livro de texto da física e, em seguida, cuidar dos alunos para trabalhar os problemas ao longo do ano do curso.

Para Millikan, o ato de resolver muitos problemas foi a melhor metodologia para o ensino da física. Esse sistema de aprendizado foi defendido pelo cientista ao longo de sua vida, então ele também é considerado um grande entusiasta da educação.

Essa motivação o levou a ser co -autor de uma série de textos inovadores sobre a metodologia de ensino. Os livros escritos por Millikan incluíram muitos problemas que incorporaram questões conceituais, que foram muito novas para o tempo.

Millikan como agente de publicidade na educação

Devido à sua determinação em aumentar o prestígio da Caltech, Millikan foi qualificado como um dos grandes agentes de publicidade no campo da educação. Isso foi necessário para transformar o instituto em um centro de grande prestígio no ensino de ciências naturais e engenharia.

No entanto, ele difere fortemente com seus colegas em questões de política, filosofia e religião. Além disso, seus métodos administrativos não eram convencionais, mas sua liderança pessoal era elementar para as situações seguirem o curso certo.

Em conclusão, pode -se dizer que a influência de Millikan era um pilar fundamental no desenvolvimento e formação de físicos e pesquisadores dos Estados Unidos.

Investigações de Millikan: a carga de elétrons e outras contribuições

- Estimativa de carga de elétrons

Millikan iniciou seus estudos sobre a carga de elétrons em 1907, a partir do Modelo de Físico H. PARA. Wilson (1874-1964). A investigação encontrou vários estágios.

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A primeira fase foi ionizar o ar em uma câmara de nevoeiro e depois condensar os íons em uma nuvem. Dessa forma, ele observou e mediu a queda da nuvem apenas sob a ação da gravidade.

Posteriormente, avaliou a queda de uma nuvem ionizada, mas sob a influência de uma força elétrica vertical que se sobrepõe à gravidade. Após vários processos, ele conseguiu projetar o experimento de gota de petróleo, o que lhe permitiu calcular a carga elétrica fundamental e sua massa.

Isso foi alcançado por um equipamento que dispersou o óleo em gotas muito pequenas. Estes caíram através de um buraco onde foram submetidos ao campo elétrico.

Aparelho de queda de óleo original. Desenhado por Millikan. Fonte: Wikipedia Commons.

Através do uso de lentes especiais, uma queda pode ser visualizada e, medindo a velocidade da queda, o cientista conseguiu estimar o valor da massa eletrônica. O experimento foi repetido várias vezes.

Dessa forma, Millikan determinou a carga básica e também conseguiu estabelecer seu valor. Em 1909, ele publicou o artigo em que explicou a técnica que usou para a determinação da carga de elétrons.

- Fotolicricidade funciona

Seus primeiros trabalhos e publicações sobre fotoeletricidade foram feitos de 1907 com seu aluno G. Winchester. O objetivo era investigar se a corrente fotoelétrica e o potencial limitante dependiam da temperatura do metal emitido.

Durante essas investigações, Millikan teve que enfrentar erros em série nos processos, como a importância de limpar as superfícies metálicas e o perigo de usar faíscas como uma fonte de luz de onda curta, uma vez que faíscas de faíscas podem falsificar os potenciais medidos que induzem no aparelho elétrico oscilações.

- O espectro ultravioleta extremo

Millikan concluiu que era possível realizar estudos sobre luz ultravioleta usando faíscas quentes produzidas entre eletrodos de metal, graças à pesquisa que ele fez sobre os potenciais dessas faíscas.

Essa descoberta foi muito importante para a comunidade científica, uma vez que todos os esforços anteriores no espectro de ultravioleta curto foram limitados por sua extrema capacidade de absorção.

Mas o uso de uma faísca quente e uma grade de reflexão côncava resolveu o problema, além de colocar um espectrógrafo a vácuo ao longo de todo o caminho dos raios.

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Os primeiros resultados obtidos com um espectrógrafo a vácuo deste tipo foram descritos por Millikan e Sawyer em 1918.

- Raios cósmicos

O estudo dos raios cósmicos data do início do século XX. Foram abordagens experimentais onde, pelo uso de eletroscópios, os processos de descarga em relação à altitude foram medidos.

Millikan teve dias difíceis em suas atividades de pesquisa sobre raios cósmicos. Nesse aspecto, seus vigorosos debates sobre a natureza e a origem dos raios cósmicos são destacados. Pode -se estabelecer que suas descobertas foram eventos importantes no mundo da ciência na década de 1930.

O design dos experimentos

Durante sua estadia em Pasadena, Millikan tornou -se ativamente interessado em raios cósmicos. Em seus experimentos, ele usou eletroscus e barômetros que ele enviou à atmosfera com a ajuda de balões que soaram.

Esses balões atingiram alturas que atingiram 11,2 e 15,2 quilômetros. Os valores instrumentais foram coletados em ascensão e descida, o que possibilitou determinar o valor da descarga durante o procedimento.

Essas experiências foram realizadas por Millikan na primavera de 1922 ao lado de I. S. Bowen. Sua pesquisa mostrou que os raios cósmicos são mais penetrantes do que qualquer outra radiação conhecida.

É decisivo indicar que, antes das investigações de Millikan, os raios cósmicos eram estudados apenas por meteorologistas e especialistas em radioatividade. Após esses trabalhos, um novo campo de estudo e pesquisa foi aberto para os físicos da época.

Prêmios e distinções

Em 1923, Millikan recebeu uma comunicação onde foi anunciado que havia sido homenageado com o Prêmio Nobel de Física por sua pesquisa sobre o efeito fotoelétrico e a carga de elétrons.

Millikan participou do terceiro Congresso Solvay em Bruxelas em 1921, sendo o tema dos átomos e elétrons do Congresso.

Ele recebeu o doutorado honorário de vinte e cinco universidades. Além do prêmio Comstock, a Medalha Edison e a Medalha Hughes.

Referências

1. Millikan, O físico que veio ver o elétron. Recuperado em 28 de dezembro, Bbvaopenmind.com
2. Du ponte l.PARA., Epstein p.PARA. Robert Andrews Millikan 1868-1953. Para memórias biográficas. Recuperado em 28 de dezembro, Nasonline.org
3. Reyes (1998). Algumas considerações sobre o papel do experimento nos trabalhos sobre raios cósmicos do início do século XX. Caso de Robert Andrews Millikan. Recuperado em 29 de dezembro, ResearchGate.líquido
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5. Gullstrand a. (1924). Apresentação do Prêmio Nobel para Robert A. Millikan. Recuperado em 28 de dezembro: ciência.Sciencemag.org
6. (S.PARA.) (s.F.) Experiência de queda de óleo Millikan. Recuperado em 29 de dezembro, Britannica.com