电子特性专题实验论文

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1、电子特性专题实验论文金属电子逸出功的测定用密立根油滴仪测量电子电量电子在电磁场中的运动及电子比荷的测定试验背景:电子于1987年由英国著名物理学家约翰汤姆逊发现，1909年开始美国物理学家密立根做了著名的油滴实验，测量了电子电荷、电子的质量，电子的荷质比，而且确定了电子电荷是电量的最小单位。密立根，美国物理学家。1868 年3月22日生于伊利诺伊州的莫里森，1953年12月19日卒于加利福尼亚萨迪纳 。1893 年取得奥伯林大学硕士学位。1895年获哥伦比亚大学博士学位后留学欧洲。1896年回国任教于芝加哥大学。1907 ～

2、 1913年间做了一连串实验，用带电油滴准确地测定电子的电荷值，还验证了A.爱因斯坦的光电效应方程，取得了普朗克常数的精密数值。因在基本电荷和光电效应方面的研究而获得1923年诺贝尔物理学奖。1921年任加利福尼亚理工学院布里奇物理实验室主任，并领导一批物理学家研究宇宙射线，其中最重要的成就是C.D.安德森在1932年发现正电子。电子的质量很小，因此它有很大荷质比，其值是氢离子荷质1840倍，比其他元素的特别是重元素的荷质比就更大的多。荷质比大，电子束在电磁场中容易被聚焦、偏转和加速。利用这些性能可以执行各种复杂的任务，制成

3、性能优越的各种电子数器件和设备。如显像管和摄像管是目前广播电视、工业电视和其他各种电视的核心器件，它利用电子束的扫描来完成图像的同步记录、传输和显示。电子束器件还有示波器、图像增强器、光电倍增器、高速开关管、存储管和发射管等等。电子和其他粒子一样，具有粒子性和波动性，其电子波长等于普朗克常数与动量的比。当用100kv电压加速电子时，其电子波长为0.0037nm，它是可见光波长的十万分之一，因此用电子束照射波长的电子显微镜可以观察物体的微观结构，其分辨率可接近0.1nm,电子束在电场加速下可获得很大的能量，这种高能电子束可用来

4、设计、焊接各种材料。在加速器中，用加速到极高能量的电子束轰击原子核和其他粒子进行高能物理的各种现象研究。本专题从识别电子的基本属性，即测定电子的电荷入手，然后进一步研究电子的发射，电子在电场和磁场中的运动情况，从而对电子的特性有一个全面的认识，能够理解电子所涉及问题的广泛性和深刻性。实验一：用密立根油滴仪测量电子电量。通过本次实验我们要观察并控制带电油滴在电磁场中的运动，测量油滴所带电量，测定电子电荷量并验证电荷的不连续性。实验过程：（1）仪器调节（2）油滴观察与运动控制（3）正式测量实验注意事项：（1）每次计时后，及时控制

5、油滴不要丢失，眼睛离开显微镜时一定使油滴静止，油滴升级运动时必须不停地注视以免油滴跑得太高或太低，以致逃出视野甚至消失。若停止观察时间过长，则应把油滴稳定在电源上部，不可停止观察太久。（2）油滴选定之后应及时关闭电极进油口，再开始正式测量。（3）适当延长观察平衡状态的时间。（4）每一次测量都要记录平衡电压值。通过实验得到以下结果：E=1.6*10(-19),并验证了电荷的不连续性。实验二:金属电子逸出功的测定这次实验我们需要测量阴极温度，测量热电子发射电流，用理查逊直线法测量电子逸出功。实验过程：（1）连接电路，预热十分钟。

6、（2）理想二极管灯丝电流从0.50-0.80安培之间变化，根据灯丝电流与温度关系对照表选择电流进行测量。（1）测量不同电压下的阳极电流。理查逊直线法：对理查逊—杜西曼公式两边同除以T*Ｔ再取对数即测lg(I/T*T)与1/T成线性关系，求出直线的斜率即可求出电子的逸出电位二不必再测量A和S。实验结果：计算出电子逸出功为4.22ev实验三：电子在电磁场中的运动及电子比荷的测定实验过程：（1）观察调节显示亮度（2）观察调节电聚焦（3）观察调节磁聚焦（4）测量电子比荷（5）测量偏转灵敏度和偏转因数实验结果：经计算得电子比荷为1.9

7、*10（-19），x方向灵敏因数为9.84v/cm,y方向灵敏因数为5.5v/cm.专题总结：作为构成物质的基本粒子之一，人们对于电子的研究从未停止过。本专题实验是围绕电子及电子的特性而开设的，实验内容涉及和电子相关的不同问题。实验一和实验三测量了电子的电量及比荷，这既是电子的基本属性，也属于基本物理常数；实验二研究了通过加热电子使电子逸出的热电子发射方法；实验三研究了电子在电场和磁场中的运动。围绕阴极射线科学家提出了各种不同的猜想。密立根设计并进行了多年的油滴实验，不仅证明了电荷的不连续性，而且测出了基本电荷的精确数值。他

8、的测量结果最终结束了关于对电子离散型的争论，并使许多物理常数的计算获得较高的精度。他的求实、严谨细致、富有创造性的实验作风也成为物理界的楷模。与此同时他还致力于光电效应的研究，经过认真细心地观察，1916年他的实验结果完全肯定了爱因斯坦光电效应方程，并且测试了当时最精确的普朗克常量h的值。