密立根油滴实验报告

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1、密立根油滴实验摘要：本文阐述了在密立根油滴实验中，测量带电油滴的电荷数从而验证电荷的不连续性，并测定电荷的电荷值e的方法。本文使用静态测量法和动态测量法两种方法,利用密立根油滴仪测量带电油滴下落时间，列出统计表格，由此计算出电荷的电荷值e，并对实验结果进行误差分析。关键词：带电油滴静态测量法动态测量法一、引言自电子的荷质比的确定初步判定电子的存在以来，科学界便开始对电子电荷进行测定[1]。其中由美国物理学家密立根(R.A.Millikan)设计完成的密立根油滴实验，在近代物理学的发展史上是一个十分重要的实验,它不但有深刻的哲学意义[2]，还证明

2、了任何带电体所带的电荷都是某一最小电荷——基本电荷的整数倍；明确了电荷的不连续性；并精确地测定了基本电荷的数值，为从实验上测定其它一些基本物理量提供了可能性。密立根油滴实验设计巧妙，原理清楚，设备简单，结果准确，所以它历来是一个著名而有启发性的物理实验。通过学习密立根油滴实验的设计思想和实验技巧，可以提高学生的实验能力和素质。二、实验方案本实验使用OM99CCD微机密立根油滴仪,其为用于验证电荷的不连续性及测量基本电荷电量的物理实验仪器，也是学习了解CCD图像传感器的原理与应用、学习电视显微测量方法的实验仪器。仪器主要由油滴盒、CCD电视显微镜

3、、电路箱、监视器等组成。油滴盒是重要部件，加工要求很高，其结构见图1：8．上盖板9．喷雾口10．油雾孔11．上电极压簧12．油滴盒基座1．油雾杯2．油雾孔开关3．防风罩4．上电极5．油滴盒6．下电极7．座架图1试验仪面板结构如图2所示：1．电源线2．指示灯3．调平水泡4．电源开关5．视频电缆6．显微镜-0V计时/停平衡电压+提升平衡7．上电极压簧8．K19．K210．联动11．K312．W图2联动具体实验步骤如下:练习测量选择一颗合适的油滴，大而亮的油滴必然质量大，所带电荷也多，而匀速下降时间则很短，增大了测量误差和给数据处理带来困难[3]。通

4、常选择平衡电压为(200~300)V，匀速下落1.50mm（6格）的时间在(8~20)s左右的油滴较适宜。喷油后，K2置“平衡”档，调“平衡电压”电位器W使极板电压为(200~300)V，注意几颗缓慢运动、较为清晰明亮的油滴。试将K2置“0V”档，观察各颗油滴下落大概的速度，从中选一颗作为测量对象过小的油滴观察困难，布朗运动明显，会引入较大的测量误差。判断油滴是否平衡要有足够的耐性。用K2将油滴移至某条刻度线上，仔细调节平衡电压，这样反复操作几次，经一段时间观察，油滴确实不再移动才认为是平衡了。测准油滴上升或下降某段距离所需的时间，一是要统一油

5、滴到达刻度线什么位置才认为油滴已踏线，二是眼睛要平视刻度线，不要有夹角。反复练习几次，使测出的各次时间的离散性较小，并且对油滴的控制比较熟练。正式测量：1.平衡法（静态法）测量(1)连接好仪器，将仪器表面调水平，打开监视器和油滴仪的电源；(2)向喷雾口喷油后，关上油雾孔开关；(3)将K1置向一极，K2置“平衡”档，按下联动开关；(4)选择一颗合适的油滴，调节“平衡电压”电位器W，使之达到平衡；(5)将已调平衡的油滴用K2控制移到“起跑”线上（一般取第2格上线），按K3（计时/停），让计时器停止计时（值未必为0）；(6)将K2拨向“0V”，油滴开

6、始匀速下降的同时，计时器开始计时。到“终点”（一般取第7格下线）时迅速将K2拨向“平衡”，油滴立即静止，计时也停止，此时电压值和下落时间值显示在屏幕上，记录下相应的数据，同一油滴测量7次；(7)重新选取油滴进行试验，共5次；(8)数据处理，求出e值，计算误差，结果分析及总结等。2.动态法测量(1)选定测量的一段距离（取第2格上线至第7格下线），然后把开关拨向“下降”，使油滴自由下落；(2)测量油滴匀速下降经过选定测量距离所需要的时间tg，为了在按动计时器时有思想准备，应先让它下降一段距离后再测量；(3)测完tg把K2拨向“平衡”，做好记录后，再

7、施加400V的上升电压，将K2拨向“提升”，使油滴匀速上升经过原选定的测量距离，测出所需时间te,在整个测量时最好将K2与K3的联动断开。同一油滴测量8次；(4)重新选取油滴进行试验，共3次；(5)数据处理，求出e值，计算误差，结果分析及总结等。一、结果与讨论表1平衡法测量油滴编号测量序次12平衡电压tg/sq/C平衡电压tg/sq/C1241V21.801.17×10-18219V8.435.65×10-182241V22.151.14×10-18219V8.435.65×10-183241V23.071.07×10-18219V8.435.

8、65×10-184240V22.841.09×10-18220V8.305.76×10-185240V23.461.05×10-18220V8.505