ROBERT ANDREWS MILLIKAN: BIOGRAFIE, VÝPOČET ELEKTRONŮ, DALŠÍ PŘÍSPĚVKY - ŽIVOTOPISY - 2025

Robert Andrews Millikan (1868-1953) byl v prvních desetiletích 20. století ve Spojených státech uznávaným experimentálním fyzikem a významným pedagogem a veřejnou osobností. Rovněž přispěl četnými příspěvky a objevy v oblasti elektřiny, optiky a molekulární fyziky.

Millikanovým velkým úspěchem však byl výpočet náboje elektronů, který byl schopen určit díky tzv. Experimentu s kapkami oleje.

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

Dnes je tato práce považována za ideální příklad aplikace vědecké metody. Nicméně, za jeho výzkumem, Millikanův úspěch byl velmi kvůli dlouhým zkušenostem získaným v důsledku vytrvalosti ve studiu přírodních jevů.

Životopis

Osobní život

Robert Millikan se narodil 22. března 1868 v Morrison v Illinois a zemřel 19. prosince 1953 v San Marinu v Kalifornii.

Když mu bylo pět let, Millikan a jeho rodina se přestěhovali do McGregoru v Iowě. O dva roky později se Millikans usadil v Maquoketě, kde Robert začal studovat na střední škole. Obecně lze konstatovat, že rodinné vzdělání bylo v jeho profesním životě rozhodující.

Podobně jeho oddanost a vášeň pro jeho práci, která byla vždy nad jeho osobními touhami a ambicemi, ho kromě jeho velké intelektuální poctivosti vedla k úspěchu ve vědě a veřejném životě.

V roce 1902 se oženil s Gretou Blanchardovou a užil si jejich líbánky v Evropě. V důsledku tohoto spojení se narodily tři děti: Clark, Glenn Allen a Max Franklin.

Aplikované studie

V roce 1886 začal studovat na Oberlin College, kde se naučil trigonometrii, analytické geometrii a řečtině. Absolvoval v roce 1891 a doktorát z fyziky získal na Columbia University v roce 1895, jako první to udělal na katedře, kde studoval.

Poté, co obdržel doktorát, Millikan odcestoval do Německa (1895–1896), kde studoval na prestižních univerzitách, jako jsou Göttingen a Berlín.

Během svého působení v Evropě se věnoval důležitým vědcům, jako je německý fyzik Roentgen (1845-1923), objevitel rentgenových paprsků nebo francouzský Becquerel (1852-1903), jehož studie o radioaktivitě byly ve vědeckém světě rozhodující.

Zpátky do Ameriky

V roce 1910 dostal Millikan práci asistenta v Ryersonově laboratoři na Chicagské univerzitě, takže jeho přijetím ukončil turné po Evropě. V této instituci pracoval jako učitel a tuto funkci zastával až do roku 1921.

Na univerzitě v Chicagu Millikan cestoval jako vědec a pedagog a objevil některé z jeho velkých vášní ve výuce.

V roce 1921 opustil University of Chicago, aby se stal ředitelem Norman Bridge Physics Laboratory, který se nachází v Kalifornském technologickém institutu (Caltech) v Pasadeně.

Během svého života, Millikan učil profesi v různých oblastech fyziky, byl rektorem fyzikální laboratoře v Norman Bridge Institute a ředitel Caltech.

Millikanovo nadšení pro vzdělávání

Millikan byl vynikající student se skvělou výukou, takže na konci druhého ročníku v Oberlinu ho profesor, který ho učil řečtinu, požádal, aby vyučoval základní fyziku.

Během letních prázdnin v roce 1889 se na toto zadání tvrdě připravoval. Millikan vyřešil všechny problémy v učebnici fyziky a poté se vydal z cesty, aby studenti na problémech pracovali po celý rok.

Pro Millikana byl akt řešení mnoha problémů tou nejlepší metodologií pro výuku fyziky. Tento vzdělávací systém obhajoval vědec po celý život, proto je také považován za velkého nadšence vzdělávání.

Tato motivace ho vedla ke spoluautorství řady inovativních textů z hlediska metodiky výuky. Knihy, které napsal Millikan, obsahovaly mnoho problémů s koncepčními otázkami, které byly v té době velmi nové.

Millikan jako reklamní agent ve vzdělávání

Díky jeho odhodlání zvýšit Caltechovu reputaci byl Millikan hodnocen jako jeden z velkých publicistů v oblasti vzdělávání. To bylo nutné pro transformaci ústavu na vysoce prestižní středisko pro výuku přírodních věd a techniky.

Se svými kolegy se však velmi lišil ve věcech politiky, filozofie a náboženství. Navíc, jeho administrativní metody byly nekonvenční, ale jeho osobní vedení bylo zásadní pro to, aby situace přijaly správný směr.

Závěrem lze konstatovat, že vliv Millikanu byl základním pilířem ve vývoji a výcviku fyziků a výzkumných pracovníků ve Spojených státech.

Millikanova vyšetřování: elektronový náboj a další příspěvky

- Odhad elektronového náboje

Millikan začal studovat elektronový náboj v roce 1907 na základě modelu fyzika HA Wilsona (1874-1964). Šetření prošlo několika fázemi.

První fáze spočívala v ionizaci vzduchu v cloudové komoře a poté kondenzaci iontů v cloudu. Tímto způsobem pozoroval a měřil pád mraků pouze působením gravitace.

Později vyhodnotil pád ionizovaného mraku, ale pod vlivem vertikální elektrické síly, která je položena na gravitaci. Po několika procesech se mu podařilo navrhnout experiment s kapkami oleje, který mu umožnil vypočítat základní elektrický náboj a jeho hmotnost.

Toho bylo dosaženo pomocí zařízení, které rozptýlilo olej ve velmi malých kapkách. Tyto propadly otvorem, kde byly vystaveny elektrickému poli.

Originální aparát kapky oleje. Navrhl Millikan. Zdroj: Wikipedia commons.

Použitím speciálních čoček bylo možné vizualizovat kapku a měřením rychlosti pádu byl vědec schopen odhadnout hodnotu hmotnosti elektronu. Experiment byl několikrát opakován.

Tímto způsobem Millikan určil základní zatížení a také dokázal stanovit jeho hodnotu. V roce 1909 publikoval článek, kde vysvětlil techniku, kterou použil ke stanovení náboje elektronu.

- Práce ve fotoelektrice

Jeho první práce a publikace o fotoelektrice byly provedeny od roku 1907 s jeho studentem G. Winchesterem. Cílem bylo prozkoumat, zda fotoelektrický proud a omezovací potenciál závisely na teplotě emitujícího kovu.

Během těchto zkoušek se Millikan musel vypořádat s řadou procesních chyb, jako je důležitost čištění kovových povrchů a nebezpečí použití jisker jako zdroje světla s krátkou vlnou, protože jiskrové výboje mohou zfalšovat měřené potenciály indukcí elektrické oscilace v zařízení.

- Extrémní ultrafialové spektrum

Millikan dospěl k závěru, že studie ultrafialového světla pomocí horkých jisker produkovaných mezi kovovými elektrodami byly možné díky jeho výzkumu potenciálu těchto jisker.

Toto zjištění bylo pro vědeckou komunitu velmi důležité, protože veškeré předchozí úsilí o krátké ultrafialové spektrum bylo omezeno jeho extrémní absorpční schopností.

Problém však vyřešilo použití horké jiskry a konkávní odrazové mřížky, jakož i umístění vakuového spektrografu po celé dráze paprsků.

První výsledky získané vakuovým spektrografem tohoto typu popsal Millikan a Sawyer v roce 1918.

- Kosmické paprsky

Studie kosmických paprsků sahá do počátku 20. století. Byly to experimentální přístupy, kde byly pomocí elektroskopů měřeny výbojové procesy ve vztahu k nadmořské výšce.

Millikan měl ve svých výzkumných činnostech v oblasti kosmického záření těžké dny. V tomto ohledu jsou zdůrazněny jeho energické debaty o povaze a původu kosmických paprsků. Lze konstatovat, že jeho nálezy byly důležitými událostmi ve světě vědy ve 30. letech.

Návrh experimentů

Během svého pobytu v Pasadeně se Millikan znovu aktivně zajímal o kosmické paprsky. Ve svých experimentech použil elektroskopy a barometry, které poslal do atmosféry pomocí znějících balónků.

Tyto balóny dosáhly výšek až 11,2 a 15,2 km. Instrumentální hodnoty byly shromážděny na výstupu a sestupu, což umožnilo stanovit hodnotu šoku během postupu.

Tyto experimenty provedl Millikan na jaře 1922 s IS Bowen. Jejich výzkum ukázal, že kosmické paprsky pronikají více než jakékoli jiné známé záření.

Je rozhodující naznačit, že před Millikanovým vyšetřováním byly kosmické paprsky studovány pouze meteorology a specialisty na radioaktivitu. Po těchto pracích byl pro tehdejší fyziky otevřen nový obor studia a výzkumu.

Ocenění a vyznamenání

V roce 1923 obdržel Millikan sdělení oznamující, že mu bylo uděleno Nobelovy ceny za fyziku za jeho výzkum fotoelektrického jevu a náboje elektronu.

Millikan se v roce 1921 zúčastnil třetího Solvayského kongresu v Bruselu, jehož předmětem byly atomy a elektrony.

Doktorát Honoris Causa obdržel od dvaceti pěti univerzit. Kromě ceny Comstock Award, Edisonovy medaile a Hughesovy medaile.

Reference

1. Millikan, fyzik, který přišel navštívit elektron. Citováno z 28. prosince z: bbvaopenmind.com
2. Du Bridge LA, Epstein PA Robert Andrews Millikan 1868-1953. Biografické paměti. Citováno z 28. prosince z: nasonline.org
3. Reyes (1998). Několik úvah o úloze experimentu v pracích na kosmických paprskách na počátku 20. století. Případ Roberta Andrewsa Millikana. Citováno z 29. prosince z: Researchgate.net
4. Du Bridge LA (1954). Robert Andrews Millikan: 1868-1953. Citováno z 28. prosince z: science.sciencemag.org
5. Gullstrand A. (1924). Předání Nobelovy ceny Robertu A. Millikanovi. Citováno z 28. prosince z: science.sciencemag.org
6. (SA) (sf) Millikanův olejový kapkový experiment. Citováno z 29. prosince z: britannica.com