ROBERT ANDREWS MILLIKAN: BIOGRAFIA, VÝPOČET ELEKTRÓNU, ĎALŠIE PRÍSPEVKY - BIOGRAFIE - 2026

Robert Andrews Millikan (1868-1953) bol uznávaný experimentálny fyzik a tiež významný pedagóg a verejná osobnosť v Spojených štátoch počas prvých desaťročí 20. storočia. Rovnako prispel a objavoval v oblasti elektriny, optiky a molekulárnej fyziky.

Millikanovým veľkým úspechom však bol výpočet elektrónového náboja, ktorý bol schopný určiť vďaka tomu, čo sa dnes nazýva experiment s poklesom oleja.

Robert A. Millikan z Kalifornského technologického inštitútu (Caltech) 1947. Zdroj: Wikipedia commons

Dnes je táto práca považovaná za ideálny príklad aplikácie vedeckej metódy. Avšak, okrem jeho výskumu, Millikanov úspech bol do značnej miery spôsobený dlhoročnými skúsenosťami získanými v dôsledku vytrvalosti v štúdiu prírodných javov.

životopis

Osobný život

Robert Millikan sa narodil 22. marca 1868 v Morrison v štáte Illinois a zomrel 19. decembra 1953 v San Maríne v Kalifornii.

Keď mal päť rokov, Millikan a jeho rodina sa presťahovali do McGregoru v Iowe ao dva roky neskôr sa Millikans usadil v Maquokete, kde Robert začal štúdium na strednej škole. Vo všeobecnosti možno konštatovať, že rodinné vzdelávanie bolo v jeho profesionálnom živote rozhodujúce.

Rovnako jeho oddanosť a vášeň pre jeho prácu, ktorá bola vždy nad jeho osobnými túžbami a ašpiráciami, ho okrem jeho veľkej intelektuálnej poctivosti viedla k úspechu vo vede a verejnom živote.

V roku 1902 sa oženil s Gretou Blanchardovou a užil si svoje svadobné cesty v Európe. V dôsledku tohto spojenia sa narodili tri deti: Clark, Glenn Allen a Max Franklin.

Aplikované štúdie

V roku 1886 začal študovať na Oberlin College, kde sa naučil trigonometrii, analytickej geometrii a gréčtine. Absolvoval v roku 1891 a doktorát z fyziky získal na Kolumbijskej univerzite v roku 1895, ako prvý v odbore, kde študoval.

Po získaní doktorátu Millikan odcestoval do Nemecka (1895 - 1896), kde študoval na prestížnych univerzitách, napríklad v Göttingene a Berlíne.

Počas svojho pôsobenia v Európe spolupracoval s významnými vedcami, ako je nemecký fyzik Roentgen (1845-1923), objaviteľ röntgenových lúčov alebo francúzsky Becquerel (1852-1903), ktorých štúdie rádioaktivity boli vo vedeckom svete rozhodujúce.

Späť do Ameriky

V roku 1910 dostal Millikan prácu asistenta v Ryersonovom laboratóriu na univerzite v Chicagu, takže jeho prijatím ukončil turné po Európe. V tejto inštitúcii pôsobil ako učiteľ a túto funkciu zastával až do roku 1921.

Na univerzite v Chicagu Millikan cestoval ako výskumný pracovník a vychovávateľ a objavil niektoré z jeho veľkých vášní vo výučbe.

V roku 1921 odišiel z Chicagskej univerzity, aby sa stal riaditeľom Laboratória fyziky Normana Bridge, so sídlom v Kalifornskom technologickom inštitúte (Caltech) v Pasadene.

Počas svojho života Millikan vyučoval profesie v rôznych oblastiach fyziky, bol rektorom fyzikálneho laboratória v Normanovom mostovom inštitúte a riaditeľom Caltechu.

Millikanove nadšenie pre vzdelávanie

Millikan bol vynikajúcim študentom s vynikajúcou výučbou, takže na konci druhého ročníka v Oberlin ho profesor, ktorý ho učil gréčtinu, požiadal o výučbu základnej fyziky.

Počas letných prázdnin v roku 1889 sa na toto zadanie usilovne pripravil. Millikan vyriešil všetky problémy v učebnici fyziky a potom sa vymanil z práce, aby študenti na problémoch pracovali po celý rok.

Pre Millikana bol akt riešenia mnohých problémov najlepšou metodikou výučby fyziky. Tento vzdelávací systém obhajoval vedec po celý život, a preto sa považuje za veľkého nadšenca vzdelávania.

Táto motivácia ho viedla k tomu, že bol spoluautorom viacerých inovatívnych textov z hľadiska metodológie výučby. Knihy, ktoré napísal Millikan, obsahovali mnoho problémov týkajúcich sa koncepčných otázok, ktoré boli v tom čase veľmi nové.

Millikan ako reklamný agent vo vzdelávaní

Vďaka svojmu odhodlaniu zvýšiť si reputáciu Caltecha bol Millikan hodnotený ako jeden z veľkých publicistov v oblasti vzdelávania. To bolo nevyhnutné na transformáciu inštitútu na vysoko prestížne stredisko pre výučbu prírodných vied a strojárstva.

So svojimi kolegami sa však výrazne líšil v záležitostiach politiky, filozofie a náboženstva. Navyše, jeho administratívne metódy boli nekonvenčné, ale jeho osobné vedenie bolo nevyhnutné pre to, aby situácie prešli správnym smerom.

Na záver možno konštatovať, že vplyv Millikanu bol základným pilierom rozvoja a odbornej prípravy fyzikov a výskumných pracovníkov v Spojených štátoch.

Millikanove vyšetrovania: náboj elektrónov a ďalšie príspevky

- Odhad náboja elektrónu

Millikan začal štúdium elektrónového náboja v roku 1907 na základe modelu fyzika HA Wilsona (1874-1964). Vyšetrovanie prešlo niekoľkými fázami.

Prvá fáza spočívala v ionizácii vzduchu v cloudovej komore a potom kondenzácii iónov v cloudu. Týmto spôsobom pozoroval a meral pád mraku iba pôsobením gravitácie.

Neskôr vyhodnotil pád ionizovaného oblaku, ale pod vplyvom vertikálnej elektrickej sily, ktorá je položená na gravitáciu. Po niekoľkých procesoch sa mu podarilo navrhnúť experiment s poklesom oleja, ktorý mu umožnil vypočítať základný elektrický náboj a jeho hmotnosť.

Toto sa dosiahlo pomocou zariadenia, ktoré dispergovalo olej vo veľmi malých kvapkách. Tieto spadli dierou, kde boli vystavené elektrickému poľu.

Pôvodný prístroj na kvapku oleja. Navrhol Millikan. Zdroj: Wikipedia commons.

Použitím špeciálnych šošoviek bolo možné vizualizovať kvapku a pomocou merania rýchlosti pádu vedec dokázal odhadnúť hodnotu hmotnosti elektrónu. Experiment sa opakoval niekoľkokrát.

Týmto spôsobom Millikan určil základné zaťaženie a tiež sa mu podarilo zistiť jeho hodnotu. V roku 1909 publikoval článok, kde vysvetlil techniku, ktorú použil na stanovenie náboja elektrónu.

- Práca vo fotoelektrike

Jeho prvé práce a publikácie o fotoelektrike sa uskutočňovali od roku 1907 so študentom G. Winchesterom. Cieľom bolo zistiť, či fotoelektrický prúd a obmedzujúci potenciál závisia od teploty emitujúceho kovu.

Počas týchto vyšetrovaní musela Millikan čeliť mnohým procesným chybám, ako je napríklad dôležitosť čistenia kovových povrchov a nebezpečenstvo použitia iskier ako zdroja svetla s krátkou vlnou, pretože výboje z iskry môžu falšovať merané potenciály tým, že indukujú elektrické kmitanie v zariadení.

- Extrémne ultrafialové spektrum

Millikan dospel k záveru, že štúdie ultrafialového žiarenia využívajúce horúce iskry produkované medzi kovovými elektródami boli možné vďaka jeho výskumu potenciálu týchto iskier.

Toto zistenie bolo pre vedeckú obec veľmi dôležité, pretože všetky predchádzajúce snahy o krátke ultrafialové spektrum boli obmedzené jeho extrémnou absorpčnou kapacitou.

Problém však vyriešilo použitie horúcej iskry a konkávnej odrazovej mriežky, ako aj umiestnenie vákuového spektrografu po celej dráhe lúčov.

Prvé výsledky získané pomocou vákuového spektrografu tohto typu opísali Millikan a Sawyer v roku 1918.

- Kozmické lúče

Štúdium kozmického žiarenia sa datuje do začiatku 20. storočia. Boli to experimentálne prístupy, pri ktorých sa pomocou elektroskopov merali výbojové procesy vo vzťahu k nadmorskej výške.

Millikan mal ťažké dni vo svojich výskumných činnostiach týkajúcich sa kozmického žiarenia. V tejto súvislosti sa zdôrazňujú jeho rázne diskusie o povahe a pôvode kozmického žiarenia. Je možné konštatovať, že jeho nálezy boli dôležitými udalosťami vo svete vedy v 30. rokoch 20. storočia.

Návrh experimentov

Počas svojho pobytu v Pasadene sa Millikan opäť aktívne zaujímal o kozmické lúče. Vo svojich experimentoch použil elektroskopy a barometre, ktoré poslal do atmosféry pomocou znejúcich balónov.

Tieto balóny dosiahli výšky až 11,2 a 15,2 km. Inštrumentálne hodnoty sa zbierali pri stúpaní a klesaní, čo umožnilo určiť hodnotu šoku počas postupu.

Tieto experimenty uskutočnil Millikan na jar 1922 s IS Bowen. Ich výskum ukázal, že kozmické lúče prenikajú viac ako akékoľvek iné známe žiarenie.

Je rozhodujúce uviesť, že pred Millikanovými vyšetrovaniami kozmické lúče študovali iba meteorológovia a špecialisti na rádioaktivitu. Po týchto prácach bol pre fyzikov tej doby otvorený nový študijný odbor a výskum.

Ocenenia a vyznamenania

V roku 1923 dostal Millikan oznámenie, v ktorom mu oznámil, že mu bola udelená Nobelova cena za fyziku za jeho výskum fotoelektrického efektu a náboja elektrónu.

Millikan sa v roku 1921 zúčastnil tretieho kongresu Solvay v Bruseli, ktorého predmetom boli atómy a elektróny.

Doktorát Honoris Causa získal z dvadsiatich piatich univerzít. Okrem ceny Comstock Award, Edisonova medaila a Hughesova medaila.

Referencie

1. Millikan, fyzik, ktorý prišiel navštíviť elektrón. Citované 28. decembra z: bbvaopenmind.com
2. Du Bridge LA, Epstein PA Robert Andrews Millikan 1868-1953. Biografická monografia. Citované 28. decembra z: nasonline.org
3. Reyes (1998). Niekoľko úvah o úlohe experimentu v dielach o kozmických lúčoch na začiatku 20. storočia. Prípad Roberta Andrewsa Millikana. Zdroj: 29. decembra
4. Du Bridge LA (1954). Robert Andrews Millikan: 1868-1953. Zdroj: 28. december, z: science.sciencemag.org
5. Gullstrand A. (1924). Odovzdanie Nobelovej ceny Robertovi A. Millikanovi. Zdroj: 28. december, z: science.sciencemag.org
6. (SA) (sf) Millikanský experiment s poklesom oleja. Citované 29. decembra z: britannica.com