密立根油滴实验原版(1)
密立根油滴实验制图
密立根油滴实验制图表1 每颗油滴的电荷量表(×10-19 C)根据表5-2绘制下图5-1。
以自然数n为横坐标, 以所测得的电荷量q 为纵坐标作n - q 方格图. 自原点向测量值中最小电荷量的格点依次作射线, 若有某一射线与图中所经格点均相交, 则证明电荷的不连续性,且将各格点对应电荷值除以格点下对应的n 值并取平均即求得元电荷量。
就是所求电子电荷ei 的值。
图5-1 作图法数据处理（取表5-1的数据）由表5-2知道油滴中带最少电荷值3.04×10-19 C.取q 电荷量子数n =1，那么按照q = ne 假设，由图5-1，连接黄线得一条直线，发现黄线没有完全落在垂直线与水平电量线上，说明不满足， q 电荷量子数不为1；同理，取n=2连接得红线，红线完全落在垂直线与水平电量线相交点上；n =3连接得蓝线，蓝线完全没有落在垂直线与水平电量线上，q 电荷量子数不为1。
因为黄线与水平线上各个相交点近似与各条垂直线重合，应该取的是红线，得出电荷值3.04×10-19 C的n=2，此方法证实了电子的量子化特性，但是估算值与整数的接近程度均不好，甚至相差太远，则此方法误差较大，甚至失效。
如n=4的估算值恰恰应取第3组。
假设根据已知用第3组估算值处理数据,所得的结果1.512 ×10-19 C，与元电荷的公认值e = 1. 602 ×10-19 C 的相对误差超过10%，误差是相当的大,可见无法处理该组实验数据。
5.3 对作图法的改进由上文可以看出, 作图法处理结果中，当q min =3.04×10-19 C 时,根据e的公认值判断可知误差较大，由此可见该方法确实有一定的局限性。
作图法局限性即要求qmin 要有足够的精确度。
若qmin误差较大,则得不到预想的结果。
由于上表选了最小的电荷作qmin，结果是有误差大于10%，针对以上出现的问题，因此取次最小的qi 为新的qmin去作相同的处理。
大学物理实验密立根油滴实验讲义.doc(+09.9)(1)
密立根油滴实验[实验目的]1．学会操作密立根油滴仪，并能测定基本电荷大小 2．验证电荷的量子性 [实验原理]电子的电荷最早由美国物理学家密立根(likan)通过观察均匀电场中带电油滴的运动从实验中测得的。
用油滴法测量电子的电荷，可以用静态（平衡）测量法测量。
用喷雾器将油喷入油滴盒，并通过平行板顶的上一个小孔落入两块相距为d 水平放置的平行板之间。
油在喷射撕裂成油滴时，由于摩擦作用一般都会带电。
设油滴的质量为m ，所带的电荷为q ，两极板间的电压为U ，则油滴在平行极板间将同时受到重力mg ，浮力F '和静电力qE 的作用，如图所示。
如果调节两极板间的电压U ，可使该三力达到平衡，这时mg qE F '=+即Umg qF d'=+ (1) 当平行极板不加电压时，油滴受重力作用而加速下降，油滴的速度逐渐加大。
由于m 很小，随着速度的加快油滴受到的空气粘滞力也逐渐加大。
当空气的粘滞阻力F γ、F '与油滴所受重力平衡时，油滴作匀速下降，利用这个速度可换算出油滴所带的电量。
设油滴下降一段距离后以速度v g 匀速下降，由斯托克斯定律有：mg F F r ='+式中，η为空气的动力粘度，r 为油滴的半径，（油滴在表面张力作用下呈球状）。
设油的密度为ρ，空气的密度为31.20/kg m ρ'=：343m r πρ= 343m r πρ''= (2)3344633g r v r g r g πηπρπρ'+= (3)由式（2）和（3）式得，油滴半径r =对于半径小于610m -的小球，空气的动力粘度η应作如下修正'1bprηη=+式中，b 为修正常数，38.2310b m Pa -=⨯⋅，p 为大气压强（51.01310p Pa =⨯），则r =可得3294132()1g v m b g pr ηπρρρ⎡⎤⎢⎥=⋅⎢⎥'-⎢⎥+⎢⎥⎣⎦(4)设油滴匀速下降的距离为l ，时间为g t ，则ggl v t =，代入式（1）及式（4）得32(1)g ld q b U t pr η⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥+⎢⎥⎣⎦（5）实验发现，对于某一颗油滴，如果我们改变它所带的电量q ，则能够使油滴达到平衡的电压必须是某些特定值V n 。
大学物理实验-密立根油滴试验
一、实验目的1．用CCD微机密立根油滴仪是验证电荷的不连续性及测量基本电荷的电量的物理实验仪器。
2．学习了解CCD图像传感器的原理及应用、学习电视显微测量方法。
二、实验仪器及结构仪器主要由油滴盒、CCD电视显微镜、电路箱、监视器等组成。
油滴盒是个重要部件，从图一上可以看到，上下电极直接用精加工的平板垫在胶木圆环上，这样极板间的不平衡度、极板间的间距误差都可以控制在0.01mm以下。
在上极板中间有一个0.4mm的油滴落入孔，在胶木圆环上开有显微镜观察孔和照明孔。
油滴盒外罩有防风罩，罩上放置一个可取下的油雾杯，杯底中心有一个落油孔及一个挡片，用来开关落油孔。
在上电极上放有一个可以左右拨动的压簧，注意，只有将压簧拨到最边位置，方可取出上极板。
照明灯安装在照明座中间位置，采用了带聚光的半导体发光器件。
图一电路箱体内装有高压产生、测量显示等电路。
底部装有三只调平手轮，面板结构见图二。
由测量显示电路产生的电子分划板刻度，与CCD摄像头的行扫描严格同步，相当于刻度线是做在CCD器件上的。
图二⨯结构，垂直线视场为2mm，分8格，每格OM98/OM99油滴仪的标准分划板是83值为0.25mm。
在面板上有两只控制平行极板电压的三档开关，K1控制上极板电压极性，K2控制极板上电压的大小。
当K2处于中间位置，即“平衡”档时，可用电位器调节平衡电压。
打向“提升”档时，自动在平衡电压的基础上增加200~300V的提升电压，打向“0V”档时，极板上电压为0V。
为了提高测量精度，OM98/OM99油滴仪将K2的“平衡”、“0V”档与计时器的“计时/停”联动。
在K2由“平衡”打向“0V”时，油滴开始匀速下落的同时开始计时，油滴下落到预定距离时，迅速将K2由“0V”档打向平衡档，油滴停止下落的同时停止计时。
这样，在屏幕上显示的是油滴实际的运动距离及对应的时间，提供了修正参数。
这样可提高测距、测时精度。
根据不同的教学要求，也可以不联动。
大学演示实验之密立根油滴实验
如果调节两极板间的电压U 如果调节两极板间的电压U 可使重力和 电场力平衡，则有关系式： 电场力平衡，则有关系式：
f1 f2
mg
此时油滴会静止地悬浮在电场中，并保持平衡。 此时油滴会静止地悬浮在电场中，并保持平衡。 平行板不加电压时， 平行板不加电压时，油滴在空气中自由下 下落过程中受三个力的作用：重力mg 落，下落过程中受三个力的作用：重力mg ；空 空气对它的阻力f 气浮力f 气浮力f1 ；空气对它的阻力f2。
完成本实验的关键在于控制油滴和选择合适的油 测量数据之前应熟练掌握控制油滴的技巧， 滴。测量数据之前应熟练掌握控制油滴的技巧，并 选择合适的油滴。否则就会造成实验失败。 选择合适的油滴。否则就会造成实验失败。 实验中选择的油滴不能太大， 实验中选择的油滴不能太大，太大的油滴 虽然较亮，但带电量比较多，下降速度较快， 虽然较亮，但带电量比较多，下降速度较快，时间 不容易测准确。太小的油滴布朗运动明显。 不容易测准确。太小的油滴布朗运动明显。通常选 择平衡电压200伏左右的油滴， 200伏左右的油滴 择平衡电压200伏左右的油滴，这时其大小和带电 量比较适当。
寻找油滴: 如果油滴看不到，或是看不清，可能是CCD 寻找油滴: 如果油滴看不到，或是看不清，可能是CCD 的物距不合适，或是监视器的亮度或对比度不合适， 的物距不合适，或是监视器的亮度或对比度不合适，应 该进行调整。 该进行调整。 控制油滴： 测量数据之前应熟练掌握控制油滴的技巧。 控制油滴： 测量数据之前应熟练掌握控制油滴的技巧。 方法是：在平行极板上加平衡电压250伏左右， 250伏左右 方法是：在平行极板上加平衡电压250伏左右，工作电 压选择开关置“平衡” 趋走不需要的油滴， 压选择开关置“平衡”档，趋走不需要的油滴，直到剩下 几颗缓慢运动的为止。注意其中的一颗， 几颗缓慢运动的为止。注意其中的一颗，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， 电压，使这颗油滴静止不动。然后去掉平衡电压，让它 自由下降，下降一段距离后再加“提升”电压， 自由下降，下降一段距离后再加“提升”电压，使油滴上 如此反复多次地进行练习。 升。如此反复多次地进行练习。
密立根油滴实验报告完整版
密立根油滴实验1 引言密立根油滴实验是测定油滴带电量的实验，该实验在1909～1911年历时三年由美国物理学家密立根（lkan 1868-1953）设计并完成的。
实验结果表明带电物体的电荷量都是不连续的，其所带的电量为某一最小电荷（基本电荷e ）的整数倍，实验较为精确地测定了这一基本电荷e 的数值,从而为电子论建立了直接的实验基础。
电子电荷的准确测定，为其它基本物理量的测定提供了依据，使人们对微观世界的认识得以向前推进。
密立根油滴实验的重要意义在于揭示了物质电结构的量子性，对人们认识组成物质的基本结构有决定性的作用，在近代物理学史上起过十分重要的作用。
密立根因此获得1923年诺贝尔物理学奖。
2实验目的1. 了解、掌握密立根油滴实验的设计思想、实验方法。
2. 学习对实验数据的处理方法，由此计算出基本电荷值，验证电荷的不连续性。
3实验基本原理 利用密立根油滴仪的喷雾器将油滴喷入两块相距为d 的水平放置的平行带电极板之间，油滴在喷雾时由于摩擦，一般都是带电的。
设一个质量为m ，带电量为q 的油滴处在两块平行板之间，在平行板未加电压时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，在下降一段距离后，油滴将作匀速运动，速度为Vg ，这时重力与阻力平衡（空气浮力忽略不计），如图1所示。
根据斯托克斯定律，粘滞阻力为g av F πη6＝粘式中η是空气的粘滞系数，a 为油滴的半径，这时有mg V a g =ηπ6 （1）当在平行板上加电压V 时，油滴处在场强为E 的静电场中，设电场力qE 与重力相反，如图2所示，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），则油滴将以匀速上升，此时速度为V e ，则有mg qE Ve a -=ηπ6 （2）又因为E=V/d （3）由上述（1）、（2）、（3）式可解出)(g e g V V V V d mg q += （4）为测定油滴所带电荷q ，除应测出V ，d 和速度V e 、V g 外，还需知油滴质量m ，由于空气中悬浮和表面张力作用，可将油滴看作圆球，其质量为ρπ3)3/4(a m = ρ为油滴的密度。
大学物理实验-密立根油滴试验
一、实验目的1．用CCD微机密立根油滴仪是验证电荷的不连续性及测量基本电荷的电量的物理实验仪器。
2．学习了解CCD图像传感器的原理及应用、学习电视显微测量方法。
二、实验仪器及结构仪器主要由油滴盒、CCD电视显微镜、电路箱、监视器等组成。
油滴盒是个重要部件，从图一上可以看到，上下电极直接用精加工的平板垫在胶木圆环上，这样极板间的不平衡度、极板间的间距误差都可以控制在0.01mm以下。
在上极板中间有一个0.4mm的油滴落入孔，在胶木圆环上开有显微镜观察孔和照明孔。
油滴盒外罩有防风罩，罩上放置一个可取下的油雾杯，杯底中心有一个落油孔及一个挡片，用来开关落油孔。
在上电极上放有一个可以左右拨动的压簧，注意，只有将压簧拨到最边位置，方可取出上极板。
照明灯安装在照明座中间位置，采用了带聚光的半导体发光器件。
图一电路箱体内装有高压产生、测量显示等电路。
底部装有三只调平手轮，面板结构见图二。
由测量显示电路产生的电子分划板刻度，与CCD摄像头的行扫描严格同步，相当于刻度线是做在CCD器件上的。
图二⨯结构，垂直线视场为2mm，分8格，每格OM98/OM99油滴仪的标准分划板是83值为0.25mm。
在面板上有两只控制平行极板电压的三档开关，K1控制上极板电压极性，K2控制极板上电压的大小。
当K2处于中间位置，即“平衡”档时，可用电位器调节平衡电压。
打向“提升”档时，自动在平衡电压的基础上增加200~300V的提升电压，打向“0V”档时，极板上电压为0V。
为了提高测量精度，OM98/OM99油滴仪将K2的“平衡”、“0V”档与计时器的“计时/停”联动。
在K2由“平衡”打向“0V”时，油滴开始匀速下落的同时开始计时，油滴下落到预定距离时，迅速将K2由“0V”档打向平衡档，油滴停止下落的同时停止计时。
这样，在屏幕上显示的是油滴实际的运动距离及对应的时间，提供了修正参数。
这样可提高测距、测时精度。
根据不同的教学要求，也可以不联动。
实验三 密立根油滴实验
mg = 6παηvg = f r
其中η 是空气粘滞系数， α 是油滴半径。
fr fr υg mg υg mg
qU/d
（6-3-1）
U
图 6－3－1 图 6－3－2 小油滴是带电体，会受到电场作用，如果在极板间加方向向下的电场，电场力与重力相 反，图 6-3-2。假定电场力大于重力，那么在合力作用下油滴将向上加速运动，经过足够的 时间，达到速度为 ve 的匀速运动状态。仍然不考虑空气阻力的影响，那么这里的力平衡关 系是：
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2．油滴观察与运动控制 竖拿喷雾器， 对准油雾室的喷雾口轻轻喷入少许油滴(喷一下即可)， 微调测量显微镜的 调焦手轮，使监视器上油滴清晰，此时视场中的油滴如夜空繁星。如果视场不够明亮，或视 场上、下亮度不均匀，可调整发光二极管的方向使视场和油滴清晰明亮。取下油雾室调整发 光二极管时，应将工作电压选择开关放在“下落”位置，以防触电。 将工作电压选择开关拨到“平衡”位置，在平行极板上加 250 V 左右的工作电压，观察 油滴的运动情况；选择一颗清晰的油滴(不宜太大)，调节工作电压大小，观察油滴运动速度 的变化，直至油滴平衡不动为止；将选择开关拨到“提升”位置，把油滴提升到视场上方， 然后再将选择开关置于“下落”档，油滴开始下落,并测量油滴下落一段距离所用的时间。 对一颗油滴反复进行“平衡” 、 “提升” 、 “下落” 、 “计时”等操作，以便能熟练控制油滴。 3．测量 选择平衡电压为 200 ~ 300 V ，匀速下落 2 mm 所用时间约 20 s 的油滴作为待测对象较 好。油滴平衡后，通过“提升”挡电压将油滴提升到第一条水平刻线处，让油滴下落至第二 条刻线时开始计时，测出油滴匀速运动 2.00 mm (对应分划板四格)所用的时间 t 。接着再加 上平衡电压，否则油滴很快消失，影响多次测量。 对一颗油滴进行多次反复测量(一般在 5 次以上)，且每次测量前均应重新调节平衡电 压，分别算出每次测量的结果(油滴带电量和基本电荷)。 用同样的方法至少测量 5 颗油滴，最终求出(所有)基本电荷的实验平均值。 本实验中 ρ=981 kg/m3(20℃时) 油的密度 重力加速度 g=9.79 m/sec2(南京地区) － η=1.83×10 5 kg/m·sec 空气粘滞系数 － － 油滴匀速下降距离 l=1.50×10 3 m（本实验为 2.00×10 3 m） －6 常数 b=6.17×10 m－cmHg 大气压强 p=76.0 cmHg － 平行板间的距离 d=5.00×10 3m 注意事项 1.实验前应检查油滴仪是否水平，如果不水平可能造成落油孔被堵。 2．喷雾时切勿将喷雾器插入油雾室，甚至将油倒出来，更不应该将油雾室拿掉后对准 上电极板中央小孔喷油，否则会将油滴盒周围搞脏，甚至把落油孔堵塞； 3．选择大小合适的油滴是实验的关键。大而亮的油滴，因其质量大，油滴带电量也多， 匀速下落一定距离的时间短，增加测量和数据处理误差。而过小的油滴布朗运动明显，且不 易观察。 4.测量油滴运动时间应在两极板中间进行，太靠近上极板，小孔附近有气流，电场也不 均匀，若太靠近下极板，测量后油滴容易丢失。 思考题 1．为什么向油雾室喷油时要使两极板短路？ 2．对同一颗油滴进行多次测量时，为什么平衡电压必须逐次调整？ 3．实验中发现油滴逐渐变模糊，是什么原因？为什么会发生？又如何处理？ 4．对一个油滴测量过程中发现平衡电压有显著变化，说明了什么？如果平衡电压在不 大的范围内逐渐变小，又说明了什么问题？
密立根油滴实验
图2 油滴匀速下落时的受力姓名 学号 班级 操作处理总分密立根油滴实验一、实验目的（1）了解密立根油滴仪的结构以及利用油滴测定电子电荷的设计思想和方法。
（2）通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，并测定电子的电荷量e 。
（3）掌握对仪器的调整、油滴的选定、跟踪、测量以及数据的处理。
二、实验仪器密立根油滴仪、实验油、喷雾器等。
三、实验原理静态(平衡)测量法用喷雾器将油喷入两块相距为d 的水平放置的平行极板之间。
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 ，所带的电荷为q 两极板间的电压为V ，则油滴在平行极板间将同时受到重力mg 和静电力qE 的作用。
如图1所示。
如果调节两极板间的电压V ，可使两力达到平衡，这时 dVqqE mg == (1) 从上式可见,为了测出油滴所带的电量q ,除了需测定V 和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g υ后，阻力r f 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。
根据斯托克斯定律，油滴匀速下降时mg v f g r ==παη6 （2）式中η是空气的粘滞系数，α是油滴的半径（由于表面张力的原因，油滴总是呈小球状）。
设油的密度为ρ，油滴的质量m 可以用下式表示 ρπα334=m （3） 由(2)式和(3)式，得到油滴的半径gv g ρηα29=（4）对于半径小到810-米的小球，空气的粘滞系数η应作如下修正图1油滴在平行极板间受力pab +=1'ηη这时斯托克斯定律应改为pab v f gr +=16παη 式中b 为修正常数，p 为大气压强，得pabg v g+=1129ρηα （5）上式根号中还包含油滴的半径a ，但因它处于修正项中，不需十分精确，因此可用(4)式计算，将(5)式代入(3)式，得ρρηπ23112934⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=pa b g v m g （6） 至于油滴匀速下降的速度g v ，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l ，时间为g t ，则gg t lv =（7） 将(7)式代入(6)式，然后把(6)式代入(1)式，得V d pa b t l g q g 231218⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ηρπ （8） 上式是用平衡测量法测定油滴所带电荷的理论公式。
大学物理实验密立根油滴实验
选择思路：根据实验经验，油滴的实际半径在0.5μm~1μm为适宜。若油滴过小，
布朗运动影响明显，难以获得油滴静止状态，平衡电压不易确定，时间误差也会增
加；若油滴过大，下落太快，不易确定匀速下降状态，增大时间误差；且油滴带多
个电子的几率增加，合适的油滴最好带1-5个电子。
操作方法：a.三个参数设置按键分别设为：“结束”、“工作”、“平衡”状态，
油滴下落至标有1.6的格线
再次按下计时键停止计时
工作电压自动切换到平衡电压，油滴停止下落
“平衡/提升”按键切换至“提升”
油滴立向上运动至屏幕顶端0格线以上
“平衡/提升”按键切换至“平衡”
油滴再次静止，准备进行下一次测量
(3)正式开始测量
①开启电源，进入实验界面，将工作状态按键切换至“工作”，红色指示灯点亮；将
r——油滴半径，实验选择合适油滴的半径一般在0.5μm~1μm范围
4. 实验步骤
(1)调整仪器
①水平调整
调整实验仪主机的调平螺钉（顺时针平台降低，逆时针平台升高），直到水准泡正
好处于中心。极板平面若不水平，则油滴在下落或提升过程中会发生左右漂移。
调平螺钉3
调平螺钉2
调平螺钉1
水准泡
②喷雾器调整
将少量钟表油缓慢地倒入喷雾器的储油腔内，使钟表油湮没提油管下方，油不要太
两极板之间的电压
由此，得到3个力平衡方程：
mg F浮 Kv f
(1) 油滴在重力场作用下匀速下降
mg F浮 qE平衡
(2) 油滴在重力场和电场作用下静止
mg Kvr F浮 qE提升
(3)油滴在重力场和电场作用下匀速上升
= 浮 +
密立根油滴实验
数据记录与处理
2 “最大公约数法”
• 此法需要大量的油滴数据，计算出各油滴的电荷 后，求它们的最大公约数，即为基本电荷e值。此 法是在不知道单位电荷的公认值的前提下，从对 实验数据的处理中获得单位电荷的实验值。这样 比较符合研究物理实验的规律，而且此法在理论 上容易让学生接受。然而在实际处理中是件比较 困难的事，第一必须测量大量的油滴数据，第二 必须具备较好的数学功底，所以在实验中不易实 现。
实验原理
• 用喷雾器将油滴喷入两块水平放置的平行板之间， 油滴在喷射时由于摩擦一般都是带电的。油滴在 两极板间受到以下几个力的作用： • 重力G：大小为ρ（4/3πr3）g,其中ρ为油滴密度， r为油滴半径，g为重力加速度，方向向下。 • 电场力F：大小为QU/d，其中Q为油滴所带电量， U为极板之间的电压，d为金属极板之间的距离； 方向与Q,U的极性有关。 • 空气阻力f：由斯托克斯定律可知，空气的粘滞性 对运动油滴的阻力为6πrηv，其中η为空气粘滞系 数，方向与运动方向相反。
6 a ve mg qE (3)
U E d (4)
ve
qE
若V=0,则电场力等于重力即 ρ（4/3πr3）g=QU/d （5）
fr mg
测量方法
• 1：测量油滴在电场空间中静止时的极板电压u和 在无电场空间中匀速下降时的速度vg，定出油滴 电量Q，将解出的r代入（5）得： •
• 2：测量油滴在无电场空间中匀速下降的速度Vg， 和在有电场空间中匀速上升的速度Ve，此时的极 板电压U，定出油滴电量Q。解出油滴半径r代入 （3）（4）得：
正式测量
• 由测量方法一可知，本实验需测量的物理量有板 压U，油滴匀速升降的距离L和所需时间t。 • 油滴静止平衡时的电压U必须仔细调节，使油滴 长时间悬浮平衡在某刻度上。 • 为保证油滴升降时的速度均匀，让它升降一小段 距离后，再测量经过L所需t，所选定的L应该在平 行极板电容器的中间部分，即分划刻度板的中央 部分。 • 由于油滴运动涨落及按钮控制快慢的影响，对于 同一颗油滴必须进行多次测量。
密立根油滴实验报告
密立根油滴实验报告【实验名称】密立根油滴实验【实验目的】通过密立根油滴实验测定电子的电荷量【实验原理】密立根油滴实验是利用电磁力和重力对油滴进行平衡控制，从而测量油滴所带电荷的实验方法。
实验装置由油滴室、电压源、荧光显微镜、望远镜、数据采集器等部分组成。
首先，在油滴室中利用喷雾器向空气中喷射微小的油滴，油滴由于摩擦产生静电荷，称为原油滴。
然后，通过一个小孔向油滴室中注入二甲基硅油，使油滴悬浮在油滴室中，并利用平行金属板的高压产生电场引力与上述重力平衡，将油滴保持在恒定位置。
实验中利用望远镜观察油滴的位置，通过调整电压大小，使得油滴向上或向下移动，从而可以测定油滴所带电荷。
【实验步骤】1. 打开实验室的电源，接通实验仪器。
2. 调整望远镜和数据采集器的位置，使其方便观察油滴的位置。
3. 将喷雾器放置在合适位置，喷射微小油滴至油滴室中。
4. 通过注入二甲基硅油，使油滴悬浮在油滴室中。
5. 调整平行金属板的高压，观察油滴位置的变化，并记录数据。
6. 反复进行观察，直到获得稳定的数据。
7. 关闭电源，结束实验。
【实验数据记录与处理】在实验过程中，需要记录每一次调整电压时油滴所处的位置，并得到稳定的数据。
对于每个油滴，应记录它的直径、电压和电流值，以及观察到的油滴位置。
实验数据的处理可以采用密立根油滴实验的公式，根据所得到的数据计算电子的电荷量。
【实验结果】根据实验测得的数据，可以计算出电子的电荷量，并将结果与理论值进行对比。
如果实验结果与理论值较为接近，则说明实验结果可靠。
【实验结论】在此实验中，通过密立根油滴实验测定了电子的电荷量，并与理论值进行对比。
如果实验结果与理论值相符，那么可以确认实验结果的准确性。
通过这个实验，可以深入了解电子的基本属性和电荷量的性质。
密立根油滴实验
实验内容
（二）油滴在电场中匀速运动 在两极板上加一适当的电压，使油滴以适宜的 速度匀速向上运动。记下此时的电压V，测量油 滴通过距离S所用的时间t，求出向上运动的速 度v，进而求出所带电荷量q。 共测量10个油滴，分别测其所带电荷量，取最 大公约数，得出e，并与精确值比较。
实验原理
一、基本原理 两块平行放置的金属板，间距为d。两板之间形 成的电压为V，电场线与重力线平行且向下。将 一带电量为-q的油滴置于两极板间。 4 F r g 重力： 3 空气浮力： F 4 r g σ为空气密度 3 电场力： F q V d 空气黏滞阻力： F4 6rv η为空气黏滞系数， v为油滴的运动速度
目录
实验背景 实验原理 实验装置 实验内容
实验背景
电解定律：从电解质中分解出一克当量原子的 任何物质，都需要用相同的电量通过相应的电 解质。 推论：电量也是量子化的，即电量也是不连续 的，存在着一个基本电量e。 密立根油滴实验直接地显示出了电量的量子化， 并最早测定了电量的最小单位基本电荷电量e 。
3 1
3 2 3
实验原理
设油滴以速度vE匀速向上运动，则根据受力平 衡，得到：
d 4 3 q [ r ( ) g 6rv E ] V 3
如果 都已知，只要测出油滴半径r和 电压为V是油滴匀速运动的速度 E ，即可求出 油滴所带电量q
实验原理
二、油滴半径的测量 在两极板上不加电压且油滴以速度Vg匀速下降 时满足：F1=F2+F4，即
实验内容
（一）油滴处于静止状态的情况 首先，调节极板电压使油滴静止，记下平衡电 压V。 然后，将电压去掉，油滴匀速下落，测量油滴 通过距离S所用的时间t。 计算出油滴下落速度v,进而求出油滴的半径r。 由电量公式求出油滴所带电量q。 为方便处理数据，尽量选择带电量少的油滴进 行测量。然后，用最小的一个分量或差值中最 小的量做除数，以此来求得e。
密立根油滴实验(东南大学)
密立根油滴实验一、实验目的：1. 掌握用平衡法测电子电荷的方法。
2. 证明电荷的不连续性，测定基本单位电荷值的大小。
二、实验原理：将油滴用喷雾器喷入电压为U ，距离为d 的两平行板之间，如图1。
图1由于油滴带有电荷，调节两平行板电压U ，可以使油滴静止。
设其电量为q ，质量为m ，此时有：dU qqE mg == （1）如果知道了U ，d ，m ，则可以求出油滴电量q 。
其中U ，d ，可以直接由仪器上读出，但是质量m 不易直接测量，一般采用如下方法测量：若U=0，即平行板不加电压，油滴受重力作用加速下降。
由于空气阻力r f 的作用，油滴下降一段距离之后以速度g v 匀速下降，此时，阻力r f 与重力mg 平衡，如图2（空气浮力忽略不计），即：mg av f g r ==πη6 （2）其中，η是空气的粘滞系数，a 是油滴的半径。
图2+-重力mg空气浮力fr f设油滴的密度为ρ，油滴的质量m 可以用下式表示：ρπ334a m =（3）由（2）、（3）式得到油滴的半径gv a g ρη29=（4）对于半径小到10-6米的小球，空气的粘滞系数η应作如下修正：pab +='1ηη （5）其中，b 是修正系数，b=6.17×10-6m ·厘米汞柱，p 为大气压强，单位用厘米汞柱。
则)1(29pa b v a g +=ρη （6）其中，修正项中的油滴半径a 可以用（4）去计算。
将（6）式代入（3）式，得ρρηπ23)1(2934⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=pa b v m g （7） 当两极板之间的电压为零时油滴匀速下降的速度g v 可以用下面的方法测出：设油滴匀速下降的距离为l ，时间为t ，则tl v g =（8）将（8）式代入（7）式，然后将结果代入（1）式，得U d pa b t lg q 23)1(218⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=ηρπ （9）三、实验仪器：MOD-V 型 密立根油滴仪。
密里根油滴实验
氩原子的第一激发电位即是斜率，V氩=U1=a(1)=，U1的绝对误差为，U1的相对误差为，相关系数为r1 =，r的值接近1，说明a(1)的值可用。
2、取表2中峰值VG2=、、、、、，以分立的间隔数点n=x1=(1、2、3、4、5、6)，进行最小二乘拟合，VG2-n拟合直线如下：
图3
氩原子的第一激发电位即是斜率，V氩=U2=a(1)=，U2的绝对误差为，U1的相对误差为，相关系数为r1 =，r的值接近1，说明a(1)的值可用。
2、验证爱因斯坦方程，并由此求出普兰克常量h。
二、实验原理：
当无光照射阴极时，由于阳极A和阴极K是断路，电流计中无电流流过。当有光线照射到阴极K上时，阴极逸出电子形成光电流，光电效应的基本事实是：
1、光电流与入射光强成正比
加在光电管两端的加速电压U越大，光电流i也越大，可做出光电流i与加速电位差U变化关系的伏安特性曲线。但当电位差增大到一定值后，光电流达到饱和值Im，而饱和的电流强度Im与入射光强度I成正比。当加速电位差为零时，光电流并不为零，而只有U为负值Ue时，光电流才为零。即把光电流刚好为零时的加速电位差Ue称为遏止电压。
三、实验内容及数据处理：
1、实验基本物理量：
物理量
油滴密度ρ
空气粘滞系数η
重力加速度g
修正常数b
数值
976kg/m3
*10-5kg/(m•s)
m/s2
*10-6m•cmHg
物理量
大气压强P
空气密度σ(T=30℃)
平行板间距d
匀速下降距离L (4格)
数值
76 cmHg
kg/m3
5*10-3m
1*10-3m
t1
t2
t1
t2
密立根油滴实验1
选择合适的油滴
(1) 将油滴仪的换向开关K1放在“+”或“-”上，功 能键K2置于“平衡”档，观察几颗缓慢运动的油 滴，并注视其中的某一颗，微调显微镜，使该油 滴很清楚，在80~300V之间仔细调节平衡电压使 这颗油滴静止不动。 (2) 分别将K2开关置于“提升”或“0V”，观察到 该油滴能够上、下自如运动，然后将其移动在屏 幕上某刻度线上，将K2置于“平衡”档， 使之保 持平衡。
Thank you
选择合适的油滴
(3) 将K2置于“0V”档，油滴下移，同时计时 器自动计时，当油滴向下运动两个刻度并 恰好在刻度线上时，将K2置于“平衡”， 计时停止，此时屏幕右上方即显示该油滴 运动两个刻度距离的时间。该时间再乘以4 则是油滴匀速下降2mm的估算时间，选择 这段时间在8~30s的油滴.
正式测量
9 v 2g 1 1 b pa
a
• 对于匀速运动的油滴，其下降的距离、所 需时间和速度之间的关系为
l t
v
实验原理
q
18 l b 2 pg t (1 ) pa
3/2
d V
数据记录及处理
(1) 数据处理方法： 已知： 油的密度 ρ = 981 kg/m3 重力加速度 g = 9.797 m / s2 空气的粘滞系数 η = 1.83×10-5 kg /m· s 油滴下降距离 l = 2.00×10-3 m 常数 b = 8.22×10-3m· Pa 大气压 P = 1.013×105Pa 平行极板距离 d = 5.00×10-3 m
密立根油滴实验
密立根油滴实验1、测定电子的电荷值e2、验证电荷的不连续性实验仪器MYD-6密立根油滴仪一套仪器介绍：油滴盒是个重要部件，加工要求很高，其结构见图三。
从图三上可以看到，上下电极形状与一般油滴仪不同。
取消了造成积累误差的“定位台阶”，直接用精加工的平板垫在胶木园环上，这样，极板间的不平行度、极板间的间距误差都可以控制在0．01mm以下。
在上电极板中心有一个0.4mm的油雾落入孔，在胶木园环上开有显微镜观察孔和照明孔。
在油滴盒外套有防风罩，罩上放置—个可取下的油雾杯，杯底中心有一个落油孔及一个档片，用来开关落油孔．在上电极板上方有一个可以左右拨动的压簧，注意，只有将压簧拨向最边位置，方可取出上极板!这一点也与—般油滴仪采用直接抽出上极板的方式不同，为的是保证压簧与电极始终接触良好。
照明灯安装在照明座中间位置，在照明光源和照明光路设计上也与一般油滴仪不同。
传统油滴仪的照明光路与显微光路间的夹角为120°，现根据散射理论，将此夹角增大为150°～160°，油滴像特别明亮。
—般油滴仪的照明灯为聚光钨丝灯，很易烧坏，MYD-6密立根油滴仪采用了带聚光的半导体发光器件，使用寿命极长，为半永久性。
CCD电视显微镜的光学系统是专门设计的，体积小巧，成像质量好。
由于CCD摄像头与显微镜是整体设计，无须另加连接圈就可方便地装上拆下，使用可靠、稳定、不易损坏CCD器件。
电路箱体内装有高压产生、测量显示等电路。
底部装有三只调平手轮，面板结构见图五。
由测量显示电路产生的电子分划板刻度，与CCD摄像头的行扫描严格同步，相当于刻度线是做在CCD器件上的，所以，尽管监视器有大小，或监视器本身有非线性失真，但刻度值是不会变的。
MYD-6密立根油滴仪仪备有两种分划板，标准分划板A是4×3结构，垂直线视场为2mm，分四格，每格值为0.5mm。
在面板上有两只控制平行极板电压的三档开关，K1控制上极板电压的极性，K2控制极板电压的大小。