ROBERT ANDREWS MILLIKAN: BIOGRAPHIE, BERECHNUNG DES ELEKTRONS, ANDERE BEITRÄGE - BIOGRAFIEN - 2025

Robert Andrews Millikan (1868-1953) war in den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts ein renommierter Experimentalphysiker sowie ein bedeutender Pädagoge und eine Persönlichkeit des öffentlichen Lebens in den Vereinigten Staaten. Ebenso leistete er zahlreiche Beiträge und Entdeckungen in den Bereichen Elektrizität, Optik und Molekularphysik.

Millikans große Leistung war jedoch die Berechnung der Elektronenladung, die er dank des heutigen Öltropfenexperiments bestimmen konnte.

Robert A. Millikan am California Institute of Technology (Caltech) 1947. Quelle: Wikipedia Commons

Diese Arbeit gilt heute als ideales Beispiel für die Anwendung der wissenschaftlichen Methode. Über seine Forschungen hinaus war Millikans Erfolg jedoch größtenteils auf die langjährige Erfahrung zurückzuführen, die er aufgrund der Beharrlichkeit bei der Untersuchung natürlicher Phänomene gesammelt hatte.

Biografie

Persönliches Leben

Robert Millikan wurde am 22. März 1868 in Morrison, Illinois, geboren und starb am 19. Dezember 1953 in San Marino, Kalifornien.

Als er fünf Jahre alt war, zogen Millikan und seine Familie nach McGregor, Iowa. Zwei Jahre später ließen sich die Millikans in Maquoketa nieder, wo Robert sein Abitur begann. Generell kann festgestellt werden, dass die Familienerziehung in seinem Berufsleben entscheidend war.

Ebenso führte ihn seine Hingabe und Leidenschaft für seine Arbeit, die neben seiner großen intellektuellen Ehrlichkeit immer über seinen persönlichen Wünschen und Bestrebungen lag, zu Erfolgen in der Wissenschaft und im öffentlichen Leben.

1902 heiratete er Greta Blanchard und genoss ihre Flitterwochen in Europa. Als Ergebnis dieser Vereinigung wurden drei Kinder geboren: Clark, Glenn Allen und Max Franklin.

Angewandte Studien

1886 begann er sein Studium am Oberlin College, wo er Trigonometrie, analytische Geometrie und Griechisch lernte. Er schloss sein Studium 1891 ab und promovierte 1895 in Physik an der Columbia University. Er war der erste, der dies in der Abteilung tat, in der er studierte.

Nach seiner Promotion reiste Millikan nach Deutschland (1895-1896), wo er an renommierten Universitäten wie Göttingen und Berlin studierte.

Während seiner Zeit in Europa erzählte er von wichtigen Forschern wie dem deutschen Physiker Röntgen (1845-1923), dem Entdecker von Röntgenstrahlen, oder dem französischen Becquerel (1852-1903), dessen Studien zur Radioaktivität in der wissenschaftlichen Welt entscheidend waren.

Zurück nach Amerika

1910 wurde Millikan eine Stelle als Assistent am Ryerson Laboratory der University of Chicago angeboten. Mit seiner Annahme beendete er seine Europatour. In dieser Einrichtung arbeitete er als Lehrer und hatte diese Position bis 1921 inne.

An der Universität von Chicago arbeitete Millikan als Forscher und Pädagoge und entdeckte einige seiner großen Leidenschaften in der Lehre.

1921 verließ er die Universität von Chicago, um Direktor des Norman Bridge Physics Laboratory am California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena zu werden.

Während seines Lebens unterrichtete Millikan Lehrstühle in verschiedenen Bereichen der Physik, war Rektor des Physiklabors am Norman Bridge Institute und Direktor von Caltech.

Millikans Begeisterung für Bildung

Millikan war ein ausgezeichneter Schüler mit einer großartigen Unterrichtsmöglichkeit. Am Ende seines zweiten Jahres in Oberlin bat ihn der Professor, der ihm Griechisch beibrachte, Elementarphysik zu unterrichten.

Während der Sommerferien 1889 bereitete er sich intensiv auf diese Aufgabe vor. Millikan löste alle Probleme im Physiklehrbuch und bemühte sich dann, die Studenten das ganze Kursjahr über an den Problemen arbeiten zu lassen.

Für Millikan war das Lösen vieler Probleme die beste Methode für den Physikunterricht. Dieses Lernsystem wurde vom Wissenschaftler zeitlebens verteidigt, weshalb er auch als großer Bildungsbegeisterter gilt.

Diese Motivation führte ihn dazu, Mitautor einer Reihe innovativer Texte in Bezug auf die Lehrmethodik zu sein. Die von Millikan verfassten Bücher enthielten viele Probleme mit konzeptuellen Fragen, was für die damalige Zeit sehr neu war.

Millikan als Werbeagentur in der Bildung

Aufgrund seiner Entschlossenheit, den Ruf von Caltech zu verbessern, wurde Millikan als einer der großen Werbeagenturen im Bildungsbereich eingestuft. Dies war notwendig, um das Institut in ein hoch angesehenes Zentrum für den naturwissenschaftlichen und technischen Unterricht zu verwandeln.

In politischen, philosophischen und religiösen Fragen unterschied er sich jedoch stark von seinen Kollegen. Darüber hinaus waren seine Verwaltungsmethoden unkonventionell, aber seine persönliche Führung war für Situationen von entscheidender Bedeutung, um den richtigen Kurs einzuschlagen.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der Einfluss von Millikan eine grundlegende Säule in der Entwicklung und Ausbildung von Physikern und Forschern in den Vereinigten Staaten war.

Millikans Untersuchungen: Elektronenladung und andere Beiträge

- Abschätzung der Elektronenladung

Millikan begann seine Studien zur Elektronenladung 1907 nach dem Vorbild des Physikers HA Wilson (1874-1964). Die Untersuchung durchlief mehrere Phasen.

Die erste Phase bestand darin, die Luft in einer Wolkenkammer zu ionisieren und dann die Ionen in einer Wolke zu kondensieren. Auf diese Weise beobachtete und maß er den Fall der Wolke nur unter Einwirkung der Schwerkraft.

Später untersuchte er den Fall einer ionisierten Wolke, jedoch unter dem Einfluss einer vertikalen elektrischen Kraft, die der Schwerkraft überlagert ist. Nach mehreren Prozessen gelang es ihm, das Öltropfenexperiment zu entwerfen, mit dem er die grundlegende elektrische Ladung und ihre Masse berechnen konnte.

Dies wurde durch Geräte erreicht, die Öl in sehr kleinen Tropfen dispergierten. Diese fielen durch ein Loch, wo sie dem elektrischen Feld ausgesetzt waren.

Originalapparat des Öltropfens. Entworfen von Millikan. Quelle: Wikipedia Commons.

Durch die Verwendung spezieller Linsen konnte ein Tropfen sichtbar gemacht werden, und durch Messung der Fallgeschwindigkeit konnte der Wissenschaftler den Wert der Masse des Elektrons abschätzen. Das Experiment wurde mehrmals wiederholt.

Auf diese Weise bestimmte Millikan die Grundlast und konnte auch deren Wert ermitteln. 1909 veröffentlichte er den Artikel, in dem er die Technik erklärte, mit der er die Ladung des Elektrons bestimmte.

- Die Arbeit in der Photoelektrizität

Seine ersten Arbeiten und Veröffentlichungen zur Photoelektrizität wurden ab 1907 mit seinem Schüler G. Winchester durchgeführt. Ziel war es zu untersuchen, ob der photoelektrische Strom und das Grenzpotential von der Temperatur des emittierenden Metalls abhängen.

Während dieser Untersuchungen musste sich Millikan mit einer Reihe von Prozessfehlern auseinandersetzen, beispielsweise mit der Bedeutung der Reinigung von Metalloberflächen und der Gefahr, Funken als kurzwellige Lichtquelle zu verwenden, da Funkenentladungen gemessene Potentiale durch Induktion verfälschen können elektrische Schwingungen im Gerät.

- Das extreme ultraviolette Spektrum

Millikan kam zu dem Schluss, dass Ultraviolettlichtstudien unter Verwendung der zwischen Metallelektroden erzeugten heißen Funken möglich waren, dank seiner Forschung über die Potentiale dieser Funken.

Dieser Befund war für die wissenschaftliche Gemeinschaft sehr wichtig, da alle bisherigen Bemühungen um das kurze ultraviolette Spektrum durch seine extreme Absorptionskapazität begrenzt waren.

Die Verwendung eines heißen Funkens und eines konkaven Reflexionsgitters löste das Problem und platzierte einen Vakuumspektrographen entlang des gesamten Strahlengangs.

Die ersten Ergebnisse, die mit einem Vakuumspektrographen dieses Typs erhalten wurden, wurden 1918 von Millikan und Sawyer beschrieben.

- Kosmische Strahlung

Das Studium der kosmischen Strahlung geht auf das frühe 20. Jahrhundert zurück. Es handelte sich um experimentelle Ansätze, bei denen mithilfe von Elektroskopen Entladungsprozesse in Bezug auf die Höhe gemessen wurden.

Millikan hatte schwierige Tage in seiner Forschung über kosmische Strahlung. In diesem Zusammenhang werden seine heftigen Debatten über die Natur und den Ursprung der kosmischen Strahlung hervorgehoben. Es kann festgestellt werden, dass seine Erkenntnisse in den 1930er Jahren wichtige Ereignisse in der Welt der Wissenschaft waren.

Gestaltung der Experimente

Während seiner Zeit in Pasadena interessierte sich Millikan wieder aktiv für kosmische Strahlung. In seinen Experimenten verwendete er Elektroskope und Barometer, die er mit Hilfe von Ballons in die Atmosphäre schickte.

Diese Ballons erreichten Höhen von bis zu 11,2 und 15,2 Kilometern. Beim Auf- und Abstieg wurden Instrumentenwerte gesammelt, die es ermöglichten, den Schockwert während des Verfahrens zu bestimmen.

Diese Experimente wurden von Millikan im Frühjahr 1922 mit IS Bowen durchgeführt. Ihre Forschung zeigte, dass kosmische Strahlung durchdringender ist als jede andere bekannte Strahlung.

Es ist entscheidend darauf hinzuweisen, dass kosmische Strahlen vor Millikans Untersuchungen nur von Meteorologen und Spezialisten für Radioaktivität untersucht wurden. Nach diesen Arbeiten wurde den damaligen Physikern ein neues Studien- und Forschungsfeld eröffnet.

Auszeichnungen und Auszeichnungen

1923 erhielt Millikan eine Mitteilung, in der bekannt gegeben wurde, dass er für seine Forschungen zum photoelektrischen Effekt und zur Ladung des Elektrons mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde.

Millikan nahm 1921 am dritten Solvay-Kongress in Brüssel teil, dessen Gegenstand Atome und Elektronen waren.

Er erhielt die Honoris Causa-Promotion von 25 Universitäten. Neben dem Comstock Award, der Edison-Medaille und der Hughes-Medaille.

Verweise

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