密立根油滴探究实验报告

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1、2012大学生物理实验研究论文对密立根油滴实验的研究石琦（06A11331）（电子科学与工程学院，南京211189）摘要：如何判断和控制油滴在测量范围内作匀速直线运动或如何控制油滴使其静止在视场中以及选择合适的油滴较为困难。但这亦是本实验的重点所在。关键词：密立根油滴；平衡测量法；正态分布ThestudyofMillikanOil—dropExperimentShiQi(06A11331)(DepartmentofElectronicScienceandEngineering,Nanjing,211189)Abstract:Howtojudgeandcontroloildropletsinth

2、emeasurementrangemoreuniformlyandinastraightlineorhowtocontrolthemovementofoildropsintheviewofthestaticandchooseappropriateoildropletsisdifficult.Butitisalsothekeyofthisexperiment.keywords:MillikanOil—drop;balancemethodmeasuring;normaldistribution2012大学生物理实验研究论文一．引言杰出的美国物理学家密立根在1909年至1917年所做的测量微小油滴上

3、带的电荷的工作，即所谓油滴实验。在全世界是享负盛名的，堪称物理实验的典范.Millikan在这一实验工作中花费里近10年的心血，而取得了有重大意义的结果，那就是：(1)证明电荷的不连续性(具有颗粒性)，所有电荷都是基本电荷e的整数倍。(2)测量并得到了基本电荷即为电子电荷，其值为e=1.60´10-19库仑。现公认e是基本电荷，对其值的测量测量精度不断提高，目前给出的最好结果为：e=(1.60217731±0.00000049)´10-19库仑。，石琦，1993年6月18日，男，江苏扬州，本科，15601587005@163.com正是由于这一实验成就，他荣获了1932年诺贝尔物理奖金。八十多

4、年过去了，物理学发生了根本的变化，而这个实验又重新站到了实验物理的前列。近年来，根据这一实验的设计思想改进的用磁漂浮的方法测量分数电荷的实验，使古老的实验又焕发青春，也就更说明，Millikan油滴实验是富有巨大生命力的实验。二．实验原理按油滴作匀速直线运动或静止两种运动方式分类，油滴法测电子电荷分为动态测量法和平衡测量法。本次采用的方法为平衡测量法。2012大学生物理实验研究论文平衡测量法的出发点是，使油滴在均匀电场中静止在某一位置，或在重力场中作匀速运动。用喷雾器喷入油滴于间距为d的两平行极板间。油在喷射撕裂成油滴时，一般都是带电的。设油滴的质量为m，所带电量为q，两极板间的电压为，如图2

5、所示。调节，使：（1）为了测出油滴所带的电量q，除了需测定平衡电压V和极板间距离d外，还需要测量油滴的质量m。因m很小，需用如下特殊方法测定：平行极板不加电压时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，下降一段距离达到某一速度后，阻力与重力mg平衡，如图2所示（空气浮力忽略不计），油滴将匀速下降。此时有：（2）其中是空气的粘滞系数，是油滴的半径。经过变换及修正，可得斯托克斯定律：（3）其中b是修正常数，b=6.17×10-6m•cmHg,p为大气压强，单位为厘米汞高。至于油滴匀速下降的速度，可用下法测出：当两极板间的电压V为零时,设油滴匀速下降的距离为，时间为t，则（4）最后得到理论公式

6、：(5)除此之外，还有一种元电荷的测量方法：测量油滴上带的电荷的目的是找出电荷的最小单位e。为此可以对不同的油滴，分别测出其所带的电荷值qi，它们应近似为某一最小单位的整数倍，即油滴电荷量的最大公约数，或油滴带电量之差的最大公约数，即为元电荷。实验中采用紫外线，X射线或放射源等改变同一油滴所带的电荷，测量油滴上所带电荷的改变值qi，而qi值应是元电荷的整数倍。即：（ni为整数1~5）（6）也可以用作图法求e的值，根据（6）式，e为直线方程的斜率，通过拟合直线，即可求得e值。三．实验过程1.调整仪器将仪器放平稳，调节仪器底部左右两只调平螺丝，使水准泡指示水平，这时平行极板处于水平位置。预热10分

7、钟，利用预热时间从测量显微镜中观察，如果分划板位置不正，则转动目镜头，将分划板放正，目镜头要插到底。调节接目镜，使分划板刻线清晰。将油从油雾室旁的喷雾口喷入（喷一次即可），微调测量显微镜的调焦手轮，这时视场中即出现大量清晰的油滴，如夜空繁星。对MOD－5C型与CCD一体化的屏显油滴仪，则从监视器荧光屏上观察油滴的运动。如油滴斜向运动，则可转动显微镜上的圆形CCD，使油滴垂直方向运动。2.练习测量（