密立根油滴实验（大学近代物理实验）课件.ppt

《密立根油滴实验（大学近代物理实验）课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、密立根油滴实验美国物理学家。1907～1913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。密立根简介密立根（RobertAndrewsMillikan）了解密立根油滴实验仪的结构以及利用油滴测定电子电荷的设计思想和方法了解CCD图像传感器的原理和电视显微测量方法验证电荷的量子性，并测定电子的电荷值实验目的OM98CCD密立根油滴仪实验仪器实验原理动态法测油滴带电量（非平衡法）一个质量为m、带电量为q的油滴处在两块平行极板之间，

2、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，其速度为vg，这时重力与阻力平衡（空气浮力忽略不计）。根据斯托克斯定律，粘滞阻力为：这时有dUqEmgmgvg实验原理当在平行极板上加电压U时，油滴处在场强为E的静电场中，设电场力qE与重力相反，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（空气浮力忽略不计），油滴将以匀速上升，此时速度为ve,则有：所以由（2）、（3）、（4）得带电油滴的电量为：mgve实验原理为测定油滴所带电荷q，除应测出U、d和速度v

3、g、ve外，还需知油滴质量m。由于空气的悬浮和表面张力作用，可将油滴看作均匀的圆球，其质量为：由（2）和（6）式得油滴的半径为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,匀速上升的时间为te,则实验原理粘滞系数η的修正式:式中，b为修正常数，p为空气压强，a为油滴半径。由以上公式联立，求得油滴带电量为实验中油滴的半径很小，所以其周围的空气介质不能看作是连续的，所以空气的粘滞系数必须进行必要的修正。实验原理令常数K为则电量q为实验原理静态法测油滴带电量（平衡法）调节平行板间的电压，使油滴不动，ve=0，即te→∞,由式(10

4、)可求得：上式即为静态法测油滴电荷的公式，电压U是恰好能够使带电油滴静止在电场中所需电压，我们称它为平衡电压。实验内容1、调整仪器调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。将油从油雾室的喷雾口喷入（喷一次即可），微调测量显微镜的调焦手轮，这时视场中出现大量清晰的油滴，如夜空繁星。2、练习测量试加上平衡电压（200V左右），改变其大小，驱散不需要的油滴，练习控制其中一颗油滴的运动。实验内容注视其中的某一颗，仔细调节平衡电压，使这颗油滴静止不动。然后去掉平衡电压，经过一定距离，油滴匀速下降，下降一段距离后再加上平衡电压和提升电压，使油

5、滴上升。如此反复多次地进行练习，以掌握控制油滴的方法。记录油滴经过两条横丝间距所用的时间。实验内容3、用平衡法测量将已调平衡的油滴用“提升”控制移到起跑线上，然后拨向“0V”，油滴开始匀速下降（从第二道线）的同时，计时器开始计时，当油滴到终点时（倒数第二道线处），计时立即停止，迅速将电压拨至“平衡”，然后“提升”。重复上述过程(5次以上)，分别记录平衡电压和匀速下降时间tg。注意：每次测量都需检查平衡电压，分别记下不同的平行板电压值。数据处理由于每滴油滴所带的基本电荷（e）的个数（n）不同，实验求得的带电量q也不同，直接求最大公约数很不方便，这里用“反向验证法

6、”来计算，即将基本电荷的理论值库仑去除每颗油滴的带电量q，把得到的商四舍五入取整，作为油滴所带电量基本电荷的个数n，再把电量q除以n，求得基本电荷e的值，实验误差很小，证明了电荷的不连续性。注意事项要做好本实验，很重要的一点是选择合适的油滴。选的油滴体积不能太大，太大的油滴虽然比较亮，但带的电荷比较多，下降速度也比较快，时间不容易测准确。油滴也不能选的太小，太小则布朗运动明显。通常选择平衡电压在200伏特以上，在20～30秒时间内匀速下降2毫米的油滴，其大小和带电量都比较合适。测量油滴匀速下降一段距离l所需要的时间tg时，应先让油滴下降一段距离后再测量时间。选

7、定测量的一段距离l，应该在平行板之间的中央部分，即视场中分划板的中央部分。注意事项若太靠近上电极板，小孔附近有气流，电场也不均匀，会影响测量结果。若太靠近下电极板，测量完时间tg后，油滴容易丢失，影响测量。已知参数值钟油密度：空气粘滞系数：重力加速度：修正常数：大气压强：平行极板间距：油滴运动的距离：