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Naturwissenschaftliche Worhenschrift. 



N. F. X. Nr. 46 



Nebeltropfchcn langsam zu Boden. Infolge der 

 Inclining der Wassertropfchen an dem Gasc neh- 

 men sie eine konstante Fallgeschwindigkeit u an; 

 dicsc laBt sich bestimmcn, indcm man zu zwei 

 verschiedenen Zciten die Lage der oberen drcnx, 

 flachcn des fallenden Nebels ermittelt. Die Ge- 

 schwindigkeit u 1st mil dcm Radius der Tropf- 

 chen r, dem Reibungskoeffizienten der Luft p und 

 der Gravitationskonstante g durch folgende Glei- 

 chung verbunden 



hierin ist g = 98i, (> = I,8-1O- 4 . 



1st m die Masse der Tropfchen, so gilt 



m = 3,1 1 0-9- u'i*. 



Bestimmt man einerseits die GroSe N-E, also die 

 Elektrizitatsmenge in dem betrachteten Volumen, 

 andererseits die Zahl N der Nebeltropfchen, so 

 erhalt man die Ladung E. Die GrbBe N-E wird 

 mit Hilfe des Elektrometers bestimmt. N wird 

 ermittelt , indem man einerseits die Gewichts- 

 menge Q des kondensierten Wassers, andererseits 

 die Masse m des einzelnen Tropfchens bestimmt; 

 es ist dann 



m 



Townsend bestimmte nach dem angegebenen 

 Prinzipe die Ladung E an lonen, welche in den 

 Gasen enthalten sind, die an der Kathode und 

 Anode eines Elektrolyten frei werden. 



J. J. Thomson untersuchte in ahnlicher Weise 

 lonenladung in Luft und Wasserstoff, die durch 

 Bestrahlen mit Rontgenstrahlen ionisiert worden 

 waren. 



Die Methode H. A. Wilson's bestand darin, 

 ein mit Wasser gesattigtes Gas zwischen zwei 

 parallele Plattenelektroden zu fassen. Nachdem 

 es durch Rbntgenstrahlung ionisiert ist, wird es 

 sofort einer adiabatischen Ausdehnung unterworfen 

 und so zur Nebelbildung gebracht. Ist zwischen 

 den Plattenelektroden im Gasraume die elektrische 

 Kraft gleich Null, so riihrt die Geschwindigkeit u, 

 mit der die Wolke oder die einzelnen Tropfchen 

 zu Boden sinken, nur von der Schwerkraft rn-g 

 her (m = Masse der einzelnen Teilchen, g = Erd- 

 beschleunigung) 



u. == k-m-gf. 



I o 



Beobachtet man dann die Fallgeschwindigkeit u, 2 , 

 wenn auBer der Schwerkraft auch noch eine elek- 

 trische Kraft x auf die Tropfchen wirkt, so lassen 

 sich u 1( u 2 und x durch Beobachtung bestimrnen. 



Wird nach diesen Methoden die lonenladung 

 aus einem Durchschnittswerte berechnet, so er- 

 moglicht es die Methode, welche von Ehrenhaft 

 und Millikan etwa gleichzeitig veroffentlicht wurde, 

 die Ladung eines einzigen Tragers zu berechnen. 



Millikan behebt einige Fehlerquellen der friihe- 

 ren Methoden, so vor allem die allmahliche Ver- 

 dampfung der Tropfchen, die es nicht gestattete, 

 Tropfchen langer als eine Minute zu betrachten; 



jetzt kann man die Beobachtung des gleichen 

 Tragers beliebig lange Zeit vornehmen. Es ge- 

 lang ilim, < tltropfchen zur Adsorption einer be- 

 liebigen Menge lonen, zwischen I 150, zu ver- 

 anlassen. 



Mittels eines ,,Atomizers" wird eine Wolke von 

 feinen Oltropfchen in einen staubfreien Raum ge- 

 blasen ; durch eine enge Offnung konnen einige 

 von diesen Tropfchen - - der Atomizer ermbg- 

 licht es, sehr kleine, aber spharische Tropfchen 

 zu erhalten --in den Beobachtungsraum, einen 

 horizontalenLuftkondensator mit Plattenelektroden, 

 gelangen. Sobald sich eins oder einige Tropf- 

 chen in dem Beobachtungsraume befinden, wird 

 die Offnung elektromagnetisch geschlossen. 



Die Beobachtung geschieht mit einem kleinen 

 Fernrohre. Das beleuchtete Tropfchen, das zwischen 

 den Flatten unter dem Einflusse der Schwerkraft 

 und eines elektrischen Feldes auf- und nieder- 

 schwebt, erscheint dem beobachtenden Auge wie 

 ein glanzender Stern auf schwarzem Grunde. Die 

 lonisierung der Luft geschieht durch eins der be- 

 kannten Mittel, Radium oder x-Strahlen. Der 

 Moment, wenn ein Oltropfchen ein Ion adsorbiert 

 hat, ist sofort durch die eintretende Geschwindig- 

 keitsanderung des Tropfchens zu konstatieren. 

 Ist der Tropfen urspriinglich negativ geladen, so 

 ist eine plotzliche Beschleunigung das Anzeichen, 

 dafi ein weiteres negatives Ion adsorbiert wurde; 

 eine Geschwindigkeitsabnahme deutet auf Ad- 

 sorption eines positiven Ions. Adsorbiert das nur 

 eine Ladung tragende Oltropfchen ein Ion mit 

 entgegengesetztem Vorzeichen, so wird die Ladung 

 neutralisiert, so dafi seine Geschwindigkeit nicht 

 mehr durch das elektrische Feld beeinfluBt wird. 



Es zeigte sich, daB im allgemeinen lonen nur 

 adsorbiert werden, wenn kein elektrisches Feld 

 im Beobachtungsraum herrschte. Aus der Art 

 und GroBe der Anderung in der Geschwindigkeit, 

 im Verein mit der konstanten Geschwindigkeit 

 unter dem Einflusse der Schwerkraft, laBt sich 

 das Vorzeichen und der genaue Wert der Ladung 

 des adsorbierten Ions bestimrnen. Beobachtungen 

 ergaben, daB das Ion mit kinetischer Bewegungs- 

 energie begabt ist, welche es, entgegen der elektro- 

 statischen Repulsion der Tropfenladung, auf die 

 Oberflache treibt. Die GroBe dieser Energie 

 diirfte etwa das 3 fache des Wertes sein, welcher 

 erforderlich ist, um ein einzelnes Ion an die 

 Tropfenoberflache zu treiben. 



Die neueren Bestimmungen von E, dem Ele- 

 mentarquantum der Elektrizitat, haben folgende 

 Werte ergeben: 



4,2X10-* 



4,79X10-' 

 4,891X10 



4,65X10-' 



J. Perrin 



Regener 



Millikan 



Rutherford 



Ehrenhaft 



Winkelmann, Handb. d. Physik 2. Aufl. IV. 

 K. A. Millikan, The Isolation of an Ion. Physical 

 Review 1911, Heft 4. 



Jean Perrin, Comptes rendus 1911, p. 1382. 



