油滴实验是近代物理学中测量基本电荷e

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1、姓名：黄明星班级：0212401学号：021240127实验日期：2015年5月19日同组：郭铮实验题目：密立根油滴实验实验目的1.学习用汕滴实验测S电了•电荷的原理和方法。2.验证电荷的不连续性。3.测量电子的电荷量。4.了解CCD摄像机、光学系统的成像原理及视频信号处理技术的丄程应用等。5.训练学生在实验过程屮严谨的态度、实事求是的作风。实验原理密立根油滴实验测虽难木电荷的葙木设计思想足使带电汕滴在两金属极板之间处于受力平衡状态。按运动方式分类，可分为平衡法和动态法。1.平衡法平衡测跫法的出发点是使油滴在均匀

2、屯场屮静止在某一位置，或奔:重力场中作匀速运动。当汕滴在电场屮〒衡吋，汕滴在两极板间受到的电场力qE、重力mlg和浮力m2g达到平衡，从而静止在某一位置，即qE=（f?t}-fn2）g油滴在重力场中作匀速运动时，情形同动态测fi法，将式（4）、（8）和（9）代入式（11）并注意到1久=0,则有(Wf2111SpuPt2.元电荷的测量方法测量汕滴上所带电荷量q的鬥的是找岀电荷的最小单位e。为此可以对不M的汕滴，分别测出其所带的电荷值qi，它们应近似为元电荷的整数倍。油滴电荷M的最大公约数，或油滴带电量之差的最人

3、公约数，即为元电荷e。(13)<7；=nte（%为整数）也可用作阁法求e值，根据式（13）,e为直线方程的斜率，通过拟合直线即可求的e值。我们建议实验中选择带1-5个电子的油滴（其体的选择方法会在后面提到），若油滴所带的电子过多，则不好确定该汕滴所带的电子个数。仪器介绍实验仪曲主机、CCD成像系统、油滴盒、监视器和喷雾器等部件组成。其中主机包柄可控高压电源、计时装置、A/D采样、视频处理等单元模块。CCD成像系统包括CCD传感器、光学成像部件等。汕滴盒包括窈乐电极、照明装置、防风罩等部件。监视器是视频信号输出设备

4、。仪器部件示意如图1。1、CCD盒2、电源插座3、调焦旋钮4、Q9视频接U5、光学系统6、镜头7、观察孔8、上极板压簧9、进光孔10、光源11、确认键12、状态指示灯13、平衡/提升切换键14、0V/工作切换键15、计时歼始/结朿切换键16、水准泡17、电压调节旋钮18、紧定螺钉19、电源开关20、汕滴管收纳盒安放环21、调平螺钉（3颗）CCD模块及光学成像系统用来捕捉暗室屮汕滴的像，同时将阁像信息传给主机的视频处理模块。实验过程中可以通过调焦旋钮来改变物距，使汕滴的像淸晰地呈现在CCD传感器的窗口内。电压调节旋

5、钮可以调整极板之间的电压大小，用來控制油滴的〒衡、下落及提升。计吋“开始/结束”按键川來计时、“0V/工作”按键川來切换仪器的工作状态、“T•衡/提升”按键可以切换汕滴平衡成提升状态、“确认”按键可以将测:w:数据显示在屏幕上，从而竹去了每次测量完成后手工记录数据的过程，使操作者把更多的注意力集屮到实验本质上来。油滴盒是一个关键部件，具体构成，如错误！未找到引用源。所示。1、喷雾口2、进汕萤开关3、防风罩4、上极板5、汕滴室6、下极板7、汕雾杯8、上极板压赞9、落汕孔上、下极板之间通过胶木圆环支撑，三者之间的接触

6、面经过机械精加工后可以将极板间的不T行度、间距误差控制在O.Ohnm以K;这种结构基本上消除了极板间的“势垒效应”及“边緣效应”，较好地保证了汕滴室处在匀强电场之屮，从而有效地减小了实验误差。胶木圆环上丌科两个进光孔和一个观察孔，光源通过进光孔给汕滴室提供照明，而成像系统则通过观察孔捕捉汕滴的像。照明由带聚光的高亮发光二极管提供，其使用寿命长、不易损坏：油雾杯可以暂存油雾，使油雾不会过¥地散逸；进油跫开欠可以控制落油量；防风罩可以避免外界空气流动对油滴的影响。实验内容与步骤学习控制汕滴在视场屮的运动，丼选择合适的

7、汕滴测景元电萜。要求至少测景5个不同的油滴，每个油滴的测量次数应在5次。1.调整仪器①水平调整调整实验仪主机的调平螺钉旋钮（俯视时，顺时针平台降低，逆时针平台开高），直到水准泡正好处于中心（注：严禁旋动水准泡上的旋钮）。将实验平台调平，使平衡电场方向与重力方向平行以免起实验误差。极板平則是否水平决定了油滴在下落或提升过程中是否发屯左右的漂移。②喷雾器凋整将少S钟表汕缓慢地倒入喷雾器的储汕腔A，使钟表油湮没提油管下方，油不要太多，以免实验过程屮不慎将汕倾倒至汕滴盒内堵塞落汕孔。将喷雾器竖起，用手挤灰气囊，使得提油管

8、内充满钟表油。③仪器硬件接UI连接主机接线：电源线接交流22OV/5OHZ。监视器：视频线缆输入端接“VIDEO”，另一Q9端接主机“视屏输出”。DC12V适配器电源线接220V/50HZ交流电压。前面板调整旋钮A左至t依次为妞示开关、返回键、方向键、菜单键（建议亮度调整为20、对比度调整为100）。④实验仪联机使用a、打丌实验仪电源及监视器电源，监视器出现仪器名称及研制