基础物理实验研究性报告-密立根油滴实验分析

《基础物理实验研究性报告-密立根油滴实验分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、北京航空航天大学物理研究性实验报告密立根油滴实验第一作者：所在院系：就读专业：第二作者：所在院系：就读专业：一．实验目的3二．实验原理3三、实验仪器5四、实验内容54.1．准备工作54.2．开机使用54.3．测量练习64.4．正式测量6五．数据处理65.1静态法75.1.1一元线性回归法......................................................................................75.1.2加权平均法...................................

2、...........................................................85.1.3数据处理方法的讨论...............................................................................9六．误差分析和实验参数的选择10七．实验感想12八．参考文献12摘要：密立根油滴实验，美国物理学家密立根（Millike）所做的测定电子电荷的实验。在本实验过程中，油滴的选取是决定实验成败与准确度的关键，而在选取油滴的时候，平衡电压在100~30

3、0V范围内时，下落时间取8~25时效果比较好。本报告对于实验时油滴参数的选取进行了分析，并对本实验的数据处理与误差分析做了简单的分析。关键词：密立根油滴实验、参数选取、误差分析一．实验目的①　通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定基本电荷值②　通过对仪器的调整、油滴的选定、跟踪和测量以及数据的处理，培养学生严谨的科学态度和实验方法二．实验原理一个质量为m，带电量为ｑ的油滴处在二块平行极板之间，在平行极板未加电压时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，下降一段距离后，油滴将作匀速运动，速度为Vg，这时重力与阻

4、力平衡（本文中空气浮力忽略不计），如图1所示。根据斯托克斯定律，粘滞阻力为图1重力与阻力平衡　式中是空气的粘滞系数，ａ是油滴的半径，这时有（１）当在平行极板上加电压V时，油滴处在场强为Ｅ的静电场中，设电场力qＥ与重力相反，如图2所示，使油滴受电场力加速上升，由于空气阻力作用，上升一段距离后，油滴所受的空气阻力、重力与电场力达到平衡，则油滴将以匀速上升，此时速度为Ｖｅ，则有：　　　图2重力与电场力平衡（２）又因为　Ｅ＝Ｖ／ｄ　　　　　　　　　　　　（３）由上述（１）、（２）、（３）式可解出：　　　　（４）　　为测定油滴所带电荷ｑ，除应测出Ｖ、ｄ和速度

5、Ｖｅ、Ｖｇ外，还需知油滴质量ｍ，由于空气中悬浮和表面张力作用，可将油滴看作圆球，其质量为　　　　　　　　　　　　　（５）式中是油滴的密度。　　由（１）和（５）式，得油滴的半径　　　　　　　　　　　　　　　　（６）　　考虑到油滴非常小，空气已不能看成连续媒质，空气的粘滞系数应修正为　　　　　　　　　　　　　　（７）式中ｂ为修正常数，ｐ为空气压强，ａ为未经修正过的油滴半径，由于它在修正项中，不必计算得很精确，由（６）式计算就够了．　　实验时取油滴匀速下降和匀速上升的距离相等，设都为l，测出油滴匀速下降的时间ｔｇ，匀速上升的时间ｔe，则　　　　　　　　　

6、　　（８）将（５）、（６）、（７）、（８）式代入（４），可得　　　　令　　　得　　/V　　　　　　（９）此式是动态（非平衡）法测油滴电荷的公式。下面导出静态（平衡）法测油滴电荷的公式：调节平行极板间的电压，使油滴不动，Ve=0，即ｔｅà，由（９）式可得　　　　　　或者　　　（１０）上式即为静态法测油滴电荷的公式。为了求电子电荷ｅ，对实验测得的各个电荷ｑ求最大公约数，就是基本电荷ｅ的值，也就是电子电荷ｅ，也可以测得同一油滴所带电荷的改变量（可以用紫外线或放射源照射油滴，使它所带电荷改变），这时应近似为某一最小单位的整数倍，此最小单位即为基本电荷ｅ。三

7、、实验仪器油滴盒、CCD电视显微镜、电路箱、监视器。四、实验内容4.1．准备工作①将OM99面板上最左边带有Q9插头的电缆线接至监视器后背下部的插座上，然后接上电源即可开始工作。注意，一定要插紧，保证接触良好，否则图象紊乱或只有一些长条纹。②调节仪器底座上的三只调平手轮，将水泡调平。由于底座空间较小,调手轮时应将手心向上，用中指和无名指夹住手轮调节较为方便。③照明光路不需调整。CCD显微镜对焦也不需用调焦针插在平行电极孔中来调节，只需将显微镜筒前端和底座前端对齐，然后喷油后再稍稍前后微调即可。在使用中，前后调焦范围不要过大，取前后调焦1mm内的油滴

8、较好。4.2．开机使用①打开监视器和OM99油滴仪的电源，5秒后自动进入测量状态，显示出标准分划板刻度线及v值、s值。开机