Rayleigh-féle olajcseppkísérlet
A Rayleigh-féle olajcseppkísérlet az olajmolekulák méretének meghatározására alkalmas kísérlet. Ennek a módszernek a segítségével Lord Rayleigh elsőként tudta megadni egy molekula méretét.

A kísérlet lényege
Egy edényben lévő tiszta víz felületére kis kámfor darabkákat dobnak. Az oldásnál fellépő lokális felületi feszültség változások miatt a darabkák ide-oda táncolnak a víz felszínén. Ahol bármiféle szennyeződés, például olajcsepp megváltoztatja a relatív felületi feszültségviszonyt, ott a kámfordarabkák nem mozognak, nyugalomban maradnak. Az úgynevezett Rayleigh-féle olajcseppkísérletben azt használják ki, hogy a vízre öntött olaj szétterül, és egyenletes vastagságú vékony hártyát alkot a felületen. Egyre kisebb és kisebb olajcseppet cseppentve a tiszta víz felszínére, egyre vékonyabb és vékonyabb olajfilm hozható létre. Egy bizonyos méretűnél kisebb csepp esetén azonban már nem elég az olaj mennyisége, hogy beterítse az edényben a teljes vízfelszínt, így a szétterülő olaj kör alakú foltot képez, melyen kívül lesznek olajtól mentes területek, és ott a kámfordarabkák újra mozogni kezdenek. 

A kísérletben azt a „legkisebb” olajmennyiséget kell meghatározni, melynél nem marad szabad vízfelszín, azaz nem mozognak a kámfordarabkák. A lehető legkisebb vastagságú, azaz egyetlen olajmolekulányi réteget („monomolekuláris réteget”) tartalmazó egyenletes olajfilm létrehozásához szükséges olajcsepp tömegét megmérve, a vízfelszín területét és az olaj sűrűségét ismerve ki lehet számítani az olajhártya vastagságát.

Az olajcsepp m tömegének és  sűrűségének ismeretében kifejezhető a térfogata: . 

Ez az egyetlen csepp hozza létre a kör keresztmetszetű R sugarú edényben szétterülő, h magasságú, henger alakú olajfilmréteget, 

aminek térfogata: .

Mivel: .

Az olajfilm vastagságára:    adódik.

A kísérletben Rayleigh által használt edény átmérője 84 cm, a vízfelszínt beborító legkisebb olajcsepp tömege mérése szerint 0,81 mg volt. Olívaolajat használt; melynek fő alkotórésze a glicerin, sűrűségét 0,9 g/ml-nek véve az egy molekularétegnyi olajfilm vastagságára, azaz egy molekula méretére 1,6 nm-t kapott.

Hivatkozások

További információk
Estimating the size of an atom (with a bath and a drop of oil)
Measurements of Monolayer Thickness

Fizikai kísérletek
A Rayleigh-féle olajcseppkísérlet az olajmolekulák méretének meghatározására alkalmas kísérlet . Ennek a módszernek a segítségével Lord Rayleigh elsőként tudta megadni egy molekula méretét . A kísérlet lényege Egy edényben lévő tiszta víz felületére kis kámfor darabkákat dobnak . Az oldásnál fellépő lokális felületi feszültség változások miatt a darabkák ide-oda táncolnak a víz felszínén . Ahol bármiféle szennyeződés , például olajcsepp megváltoztatja a relatív felületi feszültségviszonyt , ott a kámfordarabkák nem mozognak , nyugalomban maradnak . Az úgynevezett Rayleigh-féle olajcseppkísérletben azt használják ki , hogy a vízre öntött olaj szétterül , és egyenletes vastagságú vékony hártyát alkot a felületen . Egyre kisebb és kisebb olajcseppet cseppentve a tiszta víz felszínére , egyre vékonyabb és vékonyabb olajfilm hozható létre . Egy bizonyos méretűnél kisebb csepp esetén azonban már nem elég az olaj mennyisége , hogy beterítse az edényben a teljes vízfelszínt , így a szétterülő olaj kör alakú foltot képez , melyen kívül lesznek olajtól mentes területek , és ott a kámfordarabkák újra mozogni kezdenek . A kísérletben azt a „ legkisebb” olajmennyiséget kell meghatározni , melynél nem marad szabad vízfelszín , azaz nem mozognak a kámfordarabkák . A lehető legkisebb vastagságú , azaz egyetlen olajmolekulányi réteget ( „ monomolekuláris réteget” ) tartalmazó egyenletes olajfilm létrehozásához szükséges olajcsepp tömegét megmérve , a vízfelszín területét és az olaj sűrűségét ismerve ki lehet számítani az olajhártya vastagságát . Az olajcsepp m tömegének és sűrűségének ismeretében kifejezhető a térfogata : \ . Ez az egyetlen csepp hozza létre a kör keresztmetszetű R sugarú edényben szétterülő , h magasságú , henger alakú olajfilmréteget , aminek térfogata : \ . Mivel : \ . Az olajfilm vastagságára : adódik . A kísérletben Rayleigh által használt edény átmérőjecm , a vízfelszínt beborító legkisebb olajcsepp tömege mérése szerint81 mg volt . Olívaolajat használt ; melynek fő alkotórésze a glicerin , sűrűségét9 g/ml-nek véve az egy molekularétegnyi olajfilm vastagságára , azaz egy molekula méretére6 nm-t kapott . Hivatkozások További információk Estimating the size of an atom ( with a bath and a drop of oil ) Measurements of Monolayer Thickness Fizikai kísérletek