안녕하세요? 드디어 밀리컨이 왜 기름방울을 사용했는데 대충 정리했는데 질문있습니다. 꼭 부탁드리요 ^^

밀리컨은 왜 기름방울을 사용했나? 윌슨의 실험 장치와 그 동안 그와 베거먼이 사용한 실험 장치에서는 물방울을 관찰하는 동안 물방울이 기화한다는 문제점이 있었기 때문에 이런 한계점을 극복할 수 있는 다양한 방법이 추구되었다. 그 동안의 실험 장치들에서는 중력장에서 떨어지는 물방울과 전기장을 함께 가했을 때 떨어지는 물방울의 질량이 동일한 것으로 가정하고 있었는데, 이 점을 보완하는 것도 정확한 측정을 위해서는 극복해야만 할 과제였다. 밀리컨은 실험 조건을 다양화하기 위해 물 이외에 알코올을 동시에 실험에 활용해보았다. 물과 알코올 방울 하강 실험에서 문제가 되는 것은 하강속도, 반경, 밀도, 유체의 점성도와 관련된 스톡스 법칙의 유효성을 얼마나 인정할 수 있는가 하는 것과 물로 포화된 공기와 알코올로 포화된 공기 중에서 점성도를 정확하게 측정하는 일이었다. 또한 정전기장 내에서 단일하게 하전된 방울들을 만들어내는 것도 실험의 정확도를 유지하는 데 무척 중요한 요소였다. 우선 관찰도중 물방울이 기화해버리는 일을 막기위해 밀리컨이 생각한 것이 자동차 엔진오일을 사용하는것이다. 자동차 엔진오일로 사용되는 기름은 상대적으로 휘발성이 낮기 때문에 기름 방울이 오르내리는 것을 30분에서 4시간에 이르기까지 오랜 시간 동안 측정할 수 있었다. 한편 밀리컨은 기름 방울의 지름이 기체 분자의 평균 행정 거리의 크기에 가까워질 경우에는 기존에 물리학자들이 사용하던 스톡스 법칙을 그대로 적용할 수 없다는 것을 느꼈다. 이런 문제를 극복하기 위해 밀리컨은 기존의 스톡스의 법칙에 커닝엄의 이론을 이용해서 교정을 한 소위 스톡스-커닝엄(Stokes-Cunningham) 법칙을 채용했다. 이 새로운 법칙에서는 기체 분자의 행정거리를 방울의 반경으로 나눈 항이 1차 교정 항으로 추가되었다. 이외에도 전하의 하전량을 정확히 계산하기 위해서는 공기의 점성도(coefficient of viscosity)를 아주 정확하게 평가할 필요가 있었다. ※스토크스 법칙 어떤 물체가 유체 속에서 운동할 때 받는 마찰력을 표현한 식으로. 1851년 스토크스가 발표했고, 그 식은 반지름이 r인 구형 물체에 대해서 F = - 6πrηv 입니다. 여기서 η(eta)는 fluid viscocity(유체 점성계수)이다. ※스톡스-커닝엄(Stokes-Cunningham) 법칙 Stokes's law에 잘 들어맞는 입자보다도 반지름이 더 작은 입자에 대해서는 이 법칙이 잘 들어맞지 않아 Cunningham이 여기에 수정을 가한 것이 바로 Stokes-Cunningham law이고, 상수 결정에 Millikan의 데이터들이 기여했기에 Stokes-Cunningham-Millikan law라고도 합니다. 식의 형태는 비슷하지만 f=6πrηv(1+Fcm) 뒤에 항이 뭐가 더 붙었죠. 이게 바로 Cunningham-Millikan Correction factor입니다. 그 factor는 Fcm=(λ/r)(A+Bexp(-Cr/λ))의 꼴이고 A,B,C가 결정되어야 할 상수, λ는 입자의 mean free path를 의미합니다. 여기까지가 제가 대충 요약정리 한것입니다. 저가 이것을 요약 발표 해야됩니다.ㅠ 이것을 제출하는것은 아니고 보면서 발표하면 됩니다. 저희 선생님이 좀 깐깐하셔서 날카로운 질문을 자주하시거든요 ㅠㅠ 한번 걸리면 계속하십니다 ㅠㅠ 그러면 앞에서 뻘쭘하게 서있어야하는 ㅠㅠ 혹시 내용이 틀렸거나 날카로운 질문이 올수있는부분을 좀 짚어주시면 정말 감사하겠습니다. 그리고 여러책을보니까 어떤책은 밀리컨이 기름방울 분사기의 마찰전기를 이용해서 분사될때 전기를 띄게 했다는 책도 있고 어떤책은 기름방울을 뿌리고 X선을 쬐어서 전기를 띄게했다는 책도 있는데;; 어떤게 진짜이고 어떤게 사실인가요? ㅠ 그리고 마지막으로 스톡스 커닝엄 법칙에서 나오는 행정거리 개념좀 설명해주세요 ㅠ 꼭 부탁드립니다. ^^ 감사합니다. P.S 언제나 상세한 답변을 해주시는 fluorlF님 정말 감사합니다. 또한 답변을 해주신 모든 분들 정말 감사합니다.