计算机模拟仿真密立根油滴实验
密立根油滴实验实验报告
密立根油滴实验实验报告密立根油滴实验实验报告密立根油滴实验是由美国物理学家罗伯特·密立根于1909年提出并完成的，这个实验是基于油滴在电场中的运动规律，为我们揭示了电子的基本性质和电荷的量子化现象。
在这个实验中，密立根利用了油滴的运动和电荷之间的相互作用，精确地测量了电子的电荷量。
实验装置主要由一个封闭的金属容器构成，容器内部有一小孔，通过这个小孔可以将油滴喷入容器内。
容器内有两块平行的金属板，分别被连接到电源的正负极上，形成一个均匀的电场。
在容器上方，有一个显微镜，用于观察油滴在电场中的运动。
首先，我们需要将油滴喷入容器内，并等待油滴稳定地悬浮在容器内。
然后，我们通过调节电场的强度，使油滴在电场中保持平衡。
这时，油滴会受到电场力和重力的竞争，如果电场力和重力相等，油滴就会保持悬浮状态。
接下来，我们通过观察油滴在电场中的运动，来测量电子的电荷量。
我们会发现，油滴在电场中会上下运动，这是因为电场力和重力的作用。
通过测量油滴的运动速度和加速度，我们可以得到电场力和重力之间的关系。
在实验中，我们还需要测量油滴的质量。
这可以通过观察油滴在电场中的运动，并结合油滴在空气中的终端速度来计算。
终端速度是指油滴在空气中受到空气阻力与重力平衡时的速度。
通过测量终端速度和空气阻力的关系，我们可以计算出油滴的质量。
通过测量油滴的质量和电场力与重力之间的关系，我们可以得到电子的电荷量。
实验中，我们会发现电子的电荷量是一个固定的值，即1.6×10^-19库仑。
这个发现揭示了电子的电荷是量子化的，即电荷的最小单位是电子的电荷量。
密立根油滴实验的结果对于我们理解电子的性质和电荷的量子化现象具有重要意义。
它不仅证实了电子的电荷是量子化的，也为后来的原子物理研究提供了重要的实验依据。
实验结果还揭示了电子的质量与电荷之间的比值，为后来的质谱仪和质谱分析提供了基础。
总之，密立根油滴实验是一项重要的实验，它通过观察油滴在电场中的运动，精确地测量了电子的电荷量。
密立根油滴实验实验报告
密立根油滴实验实验报告密立根油滴实验实验报告密立根油滴实验是由美国物理学家罗伯特·安德鲁斯·密立根于1909年提出的一种测量电子电荷量的方法。
该实验通过观察油滴在电场中的运动，推导出电子电荷的数值。
本实验旨在验证密立根的理论，并探究电子的基本性质。
实验器材：1. 密立根油滴实验装置2. 滴定器3. 油滴溶液4. 电源5. 电压表6. 显微镜7. 称量器实验步骤：1. 将实验装置搭建好，并将电源接通。
2. 使用滴定器滴入一滴油滴溶液到实验装置中。
3. 调节电压表，使电场形成。
4. 使用显微镜观察油滴在电场中的运动情况。
5. 记录电压表的读数和油滴的运动情况。
6. 重复以上步骤多次，取得一系列数据。
数据处理与分析：根据密立根的理论，油滴在电场中受到电场力和重力的作用，达到平衡时，电场力与重力相等。
根据这个原理，我们可以计算出电子电荷的数值。
首先，我们需要计算油滴的质量。
使用称量器测量油滴的质量，并记录下来。
然后，通过观察油滴在电场中的运动情况，我们可以得到电场力的大小。
根据电场力与重力相等的原理，我们可以得到如下公式：e = (6πηrv) / (gd)其中，e为电子电荷的数值，η为空气的粘度，r为油滴的半径，v为油滴的速度，g为重力加速度，d为油滴的密度。
通过多次实验，我们可以得到一系列的数据。
将这些数据代入公式中，计算出每次实验的电子电荷数值，并求其平均值。
最终，我们可以得到较为准确的电子电荷数值。
实验结果与讨论：根据实验数据的处理与分析，我们得到了电子电荷的数值。
与理论值进行比较后，可以发现实验结果与理论值较为接近，证明了密立根的理论的正确性。
通过密立根油滴实验，我们不仅验证了密立根的理论，还深入了解了电子的基本性质。
实验过程中，我们注意到油滴的半径对电子电荷的测量结果有较大影响。
较大的油滴半径会导致较小的电子电荷数值，较小的油滴半径则会导致较大的电子电荷数值。
因此，在实验中要尽量选择适当大小的油滴，以提高测量结果的准确性。
密立根油滴实验(平衡法)3D仿真操作指南(简版)
密立根油滴实验（平衡法）3D仿真操作指南（简版）一、程序的启动和退出1.程序的启动运行Starter.exe文件，程序启动后出现如下初始界面：选择“诺贝尔奖系列图标”，进入下一级菜单：，双击密立根油滴实验图标，进入实验的主界面点击“进入实验”按钮，进入仿真实验环境。
2.程序的退出（请严格执行！！！）完成仿真实验后，需要及时释放帐号，以免帐号无效占用而影响后面同学实验，操作依次如下：（1）首先单击实验界面左上角返回箭头（红框处）：出现“确认”对话框后，点击确定，退回到“密立根油滴实验”的主界面：点击上图界面左下角的按钮（红框处），出现“退出程序确认对话框”后，点击确定，返回至初始界面，注意----此时相关帐号还在使用中（占用中），并没有释放，为了不影响后续同学实验，务必还要执行以下操作：单击上图左下角电源图标（红框处），出现对话框后：再单击确定按钮，完全退出程序后，帐号才被释放。
二、3D密立根油滴实验操作1.视野的调节本程序的视野调节有两种方式：（1）通过键盘上的W、A、S、D进行调节；（2）按住鼠标右键不放，并移动（转动）鼠标进行调节。
2.油滴仪水平状态的调节：通过观察“水平泡”进行调节，具体来说即通过调节油滴仪上的三颗高矮调节螺丝（三颗调节螺丝的分布情况为前面2颗，后方1颗），将油滴仪调节至水平摆放状态。
三颗螺丝的调节方法有很多组合------例如可以首先调节油滴仪后面的螺丝，然后再调节油滴仪正面左方的螺丝，最后再节调油滴仪正面右边的螺丝（鼠标左键先选中待调节的螺丝使其高亮后，在长按鼠标左键的同时，长按键盘上的F或B键，螺丝将顺时针或逆时针旋转）。
调节前后水平泡的状态示意图如下所示：3.调节CCD（较简单，过程从略）4.喷油并调节焦距（较简单，过程从略）用鼠标左键依次单击相应的仪器开关（这些开关软件将高亮显示），打开仪器，并点一下油壶，油壶自动开始向仪器中油，显示窗口中将出现大量的油滴（屏幕靠右下方），通过屏幕正下方的调焦旋钮，直至显示窗口中显示的油滴最清为止。
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。
大学物理仿真实验报告 密立根油滴法测电子电荷实验
大学物理仿真实验
实验名称：油滴法测电子电荷实验实验目的：学习测量元电荷的方法，并训练物理实验时应有的严谨态度和坚韧不拔的科学精神。
实验仪器：密立根油滴仪，喷雾器，气压计等。
实验原理：
2
3
:
实验内容
4
5
:实验步骤根据软件提示操作。
数据表格及数据处理：数据记录表格1.
2.数据处理利用（13）式计算各油滴带电量填入上表；-19C 10e=1.637633×根据上表数据利用软件可求得：基本电荷-19C δe=0.146844×10标准差=2.22%
E相对误差e实验结论：油滴法能较为精确地测量电子电荷。
6
思考题：
1.若油滴室内两容器极板不平行，对实验结果有何影响。
答：若油滴室内两容器极板不平行，则油滴所受电场力不在竖直方向上，故不能保证油滴做直线运动，计算公式条件不成立，求出来的电子电荷数量不准确。
2.若所加视场方向使得电荷所受电场力方向与重力方向相同，能否利用本实验的理论思想和方法测得电子电荷e。
答：若所加视场方向使得电荷所受电场力方向与重力方向相同，也能利用本实验的理论思想和方法测得电子电荷e，不过只能用动态法测量，并且要修改相应受力关系式。
实验人：电气92班
09041045
万佳东
2010年5月29日
7。
实验报告---密立根油滴实验
浙江大学宁波理工学院物理实验报告一、实验名称：密立根油滴实验测电子电荷e二、实验目的：1、通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定电子电荷的电荷值e。
2、通过实验过程中，对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理等，培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。
3、学习和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想和构思。
三、仪器用具：密立根油滴实验仪四、实验原理：动态测量法假设重力场中一个足够小油滴的运动，设此油滴半径为r ，质量为1m ，空气是粘滞流体，故此运动油滴除重力和浮力外还受粘滞阻力的作用。
由斯托克斯定律，粘滞阻力与物体运动速度成正比。
设油滴以速度f v 匀速下落，则有12f m g m g Kv -=（1）此处2m 为与油滴同体积的空气质量，K 为比例系数，g 为重力加速度。
油滴在空气及重力场中的受力情况如图1所示：若此油滴带电荷为q ，并处在场强为E 的均匀电场中，设电场力qE 方向与重力方向相反，如图2所示，如果油滴以速度rv 匀速上升，则有 12()fqE m m g Kv =-+ （2）g m 2f Kv gm 1qEg m 2r Kv gm 1由式（1）和（2）消去K ，可解出q 为12()()f r fm m g q v v Ev -=+ （3） 由式（3）可以看出，要测量油滴上携带的电荷q ，需要分别测出1m 、2m 、E 、f v 、r v 等物理量。
由喷雾器喷出的小油滴的半径r 是微米数量级，直接测量其质量1m也是困难的，为此希望消去1m ，而代之以容易测量的量。
设油与空气的密度分别为1ρ、2ρ，于是半径为r 的油滴的视重为π=-3421g m g m g r )(213ρ-ρ （4） 五、 实验内容：学习控制油滴在视场中的运动，并选择合适的油滴测量元电荷。
要求至少测量5个不同的油滴，每个油滴的测量次数应在3次以上。
1、 调整油滴实验仪①水平调整调整实验仪底部的旋钮(顺时针仪器升高，逆时针仪器下降)，通过水准仪将实验平台调平，使平衡电场方向与重力方向平行以免引起实验误差。
基于网络的密立根油滴实验的仿真设计
验中通过在油孔中插入一根发丝 , 然后通过调焦 旋钮的顺转与逆转来使显示器中发丝像斑清晰。 实验场景如图 3 所示。
图 3 调节显微镜焦距实验场景 制作像斑元件, 首先制作清晰像斑和模糊光 斑 , 然后使它们的宽度和清晰度可变。清晰像斑 用一个长条即可表示。模糊像斑用 FLASH 实现 的方法是 : 先画出清晰像斑 , 然后选中它 , 依次点 击 修 改 ( M ) # 形状 ( P ) # 柔化 填 充边 缘 ( F ) . . . 菜单, 在弹出的对话框中填入适当的值, 即可做出模糊像斑。在 FLAS H 中 , 要改变一个元 件的宽度只需改变元件的 _w id th 属性值就可以实 现。为改变像斑清晰度, 可先制作一个渐变的影 片剪辑 , 命名为 像斑 , 它将 50 帧透明程度依次 从完全不透明到完全透明的阴影与像斑重合, 当 像斑处于最清晰状态时, 阴影是完全透明的, 即看 不到阴影, 而当像斑处于最模糊状态时, 阴影是完 全不透明的 , 在最清晰和最模糊的状态之间有 48 个过渡状态 , 也就是像斑清晰度可以有 50 个值。 控制 像斑 清晰可通过设置如下代码实现 : _roo. t arr1 . re m ove M ov ieC lip ( ) var flag: Number var my_cm: ContexM t enu= new ContexM t enu( ); m y_c m. h id eBu iltInItem s( ) m y_cm. custom Item s. push ( new C ontex M t enu Item ( "顺转 ", start H and ler) ) ; m y_cm. custom Item s. push ( new C ontex M t enu Item ( "逆转 ", stop H and ler , true) ) ; function stop H andler( ob, j item ) { flag= 1 } function start H andler( ob, j item ) { flag= 0 } { if( flag= = 0) } } 2 . 3 }
计算机编程在密立根油滴实验中的应用
３
ｑ＝
１８π
槡２ρｇ
ηｌ ｔ １＋ｐｂｒ
２ｄ Ｕ
（１）
其中ｑ 油滴 带 电 量，ρ 为 油 滴 的 密 度，ｇ 为 重 力 加 速度，ｌ为下落距离，ｔ为下落时间，ｂ 为修正系数，
ｐ 为大气压强，ｒ为油滴半径，ｄ 为极板距离，Ｕ 为
极板电压，η 为空气粘滞系 数。为 了 学 生 的 数 据 处 理方便，我们通常 会 将 上 面 的 公 式 进 行 一 定 程 度
２．１ 粘 滞 系 数 与 温 度 关 系 的 数 据 拟 合 公 式 （２）减 少 了 学 生 的 计 算 难 度 ，但 是 公 式 的 简化也 带 来 了 本 可 以 避 免 的 误 差。 为 了 减 小 误 差，我们对空气粘 滞 系 数 随 温 度 的 变 化 进 行 了 分
计算机编程在密立根油滴实验中的应用
（２）
实 验 中 测 得 下 落 时 间ｔ和 平 衡 电 压Ｕ ，就 可 根
据 公 式 （２）计 算 油 滴 携 带 的 电 量 。
２ 计算机编程
１ 程序设计原理
密立根油滴实验通过测量静电场中带电油滴 在 空 气 中 的 运 动 ，得 到 油 滴 的 带 电 量 ，证 实 电 荷 的
收 稿 日 期 ：２０１３－０９－０６ 基 金 项 目 ：北 京 工 业 大 学 教 学 改 革 项 目
现，简化了数据处理过程。利用 Ｏｒｉｇｉｎ软件对实验数据 进 行 处 理，直 观 显 示 了 平 衡 电 压、下 落 时 间 与 油
滴所带电荷数的关系。
关 键 词：密立根油滴实验；粘滞系数；Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ；Ｏｒｉｇｉｎ
中 图 分 类 号 ：Ｏ ４－３３：Ｏ ４－３９
文 献 标 志 码 ：Ａ
表 ３ 室 温 附 近 粘 滞 系 数 的 理 论 值 与 经 验 值 比 较
密立根油滴实验的计算机仿真
密立根油滴实验的计算机仿真在物理学史上，确定电子的荷质比并进而测定电子电量，是一件极有意义的工作。
美国著名的实验物理学家密立根从1907年开始，在总结前人实验的基础上，着手电子电荷量的测量研究，后来改用微小的油滴作为带电体，进行基本电荷量的测量，证实了电荷的量子化，并于1911年宣布了实验结果。
此后，密立根又继续改进实验，精益求精，提高测量结果的精度，在前后十余年的时间里，做了几千次实验，取得了可靠的结果，最早完成了基本电荷量的测量工作。
电子的普遍存在从此得到令人信服的证明。
密立根的实验设备简单而有效，构思和方法巧妙而简洁，他采用了宏观的物理规律来研究微观世界的量子特性，所得数据非常精确，无论在实验设计还是实验技巧都极其精妙，是一个著名的极具启发性的实验，因而被誉为实验物理的典范。
本实验仿真用普通密立根油滴实验仪测定电子电量。
【实验目的】1．掌握油滴法测定电子电量的基本原理和方法，测定电子电量并验证电荷量子化特性。
2．培养严肃认真、一丝不苟的科学研究作风。
【实验原理】参见§5.15相关内容。
【实验内容】参见§5.15相关内容。
【上机操作】1.主窗口、主菜单简介在大学物理仿真实验主界面选中“油滴实验”即进入本实验主窗口，如图7.8-1所示。
当鼠标器指向参考书图标时，会弹出“实验原理”提示信息，单击该图标，即弹出“实验原理”子窗口，包括“实验简介”、“实验原理”、“实验装置”、“预习思考题”、“实验内容”及“返回”诸选项，选中某一选项，即显示相关内容。
当鼠标器指向仪器箱图标时，会弹出“开始实验”提示信息，单击该图标，即弹出“实验仪器”子窗口，可根据实验内容进行仿真实验。
当鼠标器指向记事本图标时，会弹出“数据处理”提示信息，单击之即可进行数据处理。
欲退出本实验，单击主窗口右下方的退出图标即可。
2. 仿真操作点击仪器箱图标进入“实验仪器”子窗口，如图7.8-2所示。
根据提示信息，首先单击水准泡，会弹出水准泡调节窗口，调节三个螺钉使仪器水平，调节好后，按“确认”按钮退出。
密立根油滴实验数据处理方法的分析
密立根油滴实验数据处理方法的分析摘要：本文主要讨论了大学物理实验中的密立根油滴实验数据处理。
其中简略讲解了实验的目的和原理、实验所用的软件和注意事项，主要讨论的是对于实验数据的分析，好的处理方法可以更精确的得到实验的结论而如果数据的处理不够恰当，再精确的实验结果也不会得到正确的结论。
本文通过对于各种实验方法的介绍和比较分析得出更合适的处理方法，从而得出更恰当的方法。
关键词：密立根油滴法实验原理数据处理目录密立根油滴实验数据处理方法的分析 (1)摘要 (1)引言 (3)基本原理 (3)实验内容 (5)注意事项 (6)数据处理方法的分析与改进 (6)误差分析 (7)理论误差 (7)测量误差 (7)引言电荷有两个基本特征：一是遵循守恒定律；二是具有量子性。
所谓量子性是说存在正的和负的电荷，一切带电物体的电荷都是基本电荷的整数倍。
而在知道这些之前，1834年法拉第通过实验验证了电解定律：等量电荷通过不同电解浓度时，电极上析出物质的量与该物质的化学当量成正比。
电解定律解释了电解过程中，形成电流的是正、负离子的运动，这些离子的电荷是基本电荷的整数倍。
1897年汤姆孙证明了电荷的存在，并测量了这种基本粒子的荷质比，然而直接以实验验证电荷量子性并以寻求基本电荷为目的的实验则首推密立根油滴实验。
1907-1913年密立根用在电场和重力场中运动的带电油滴进行实验，发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍，该最小电荷值就是电子电荷，证明电荷的不连续性(具有颗立性)，所有电荷都是基本电荷e 的整数倍，同时测量并得到了基本电荷即为电子电荷，其值为e=1.59×10-19C 。
密立根油滴实验作为“最美丽”的十大物理实验之一，是用油滴法准确测定了电子的电量并证明了电荷的量子性，在近代物理学发展史上具有重要意义，该实验已经近百年了，实验仪器不断更新，测量也变得更加方便，但是其中的一个关键环节——数据处理始终未能很好的解决，因此我们在此讨论数据处理的各种方法及其优劣。
实验二密立根油滴实验
专业班级：
学号：
姓名：
成绩：
实验课程：近代物理实验(2)
实验名称：密立根油滴实验（实验二）
实验组号：
同组成员：
实验地点：近代物理实验室
实验时间：
指导教师： 陈伟华
实验目的：
1．学习使用 OM99S CCD 密立根油滴实验仪。
2．测量基本电荷电量。
实验仪器：
仪器主要由油滴盒、CCD 电视显微镜、电路箱、监视器等组成。
的油滴较好。
3．开机
打开监视器和 OM99S 油滴仪的电源，进入测量状态后，显示出标准分划板刻度线及 U、s 值。
如开机后屏幕上的字很乱或字重叠，先关掉油滴仪的电源，过一会再开机即可。
面板上 K1 用来选择平行电极上极板的极性，实验中置于“＋”位或“－”位置均可，一般不常变动。 使用最频繁的是 K2 和 W 及“计时/停(K3)”。
在油滴盒外套上有防风罩，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
点也与一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
U
981 kg / m3 (20℃)
， 式中 a 9l 2 gt g
重力加速度
g 9.7883 m / s2
空气粘滞系数
1.83105 kg / m s
油滴匀速下降距离 修正常数
l 1.5103 m b 6.17 106 m cmHg
密立根油滴实验实验报告
实验目的1、通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定电子电荷的电荷值e。
2、通过实验过程中，对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理等,培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。
3、学习和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想和构思。
二、实验原理：一、实验原理1、静态（平衡）测量法用喷雾器将油滴喷入两块相距为d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,所带的电量为q,两极板间的电压为V，如图1所示。
F eoFP如果调节两极板间的电压V ,可使两力达到平衡，这时：Vmg=qE=q (1) d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v后，阻力f与重力mg 平衡，如图2所示(空气浮力忽略不计)p油滴将勻速下降。
此时有：f=6?iar|v=mg (2)唱其中H是空气的粘滞系数，是a油滴的半径。
经过变换及修正，可得斯托克斯定律：67iar|v sf= (3) rbl+pa其中b是修正常数，b=6.20X10-6m • cmH g/p为大气压强，单位为厘米汞高匚图2至于油滴勻速下降的速度v,可用下法测出：当两极板间的电压V为零时爪设油滴勻速下降的距离为1,时间为t,则1v ⑷ gtg最后得到理论公式：3I l20nr)ldq=2pg| |V (5)bl lt(l+)g| IpaLI2、动态(非平衡)测量法非平衡测量法则是在平行极板上加以适当的电压V ,但并不调节V使静电力和重力达到平衡，而是使油滴受静电力作用加速上升。
由于空气阻力的作用，上升一段距离达到某一速度u后，空气阻力、重力与静电力达到平衡(空气浮力忽略不计)，油滴将勻速上升，如图3所示。
这时：V7iar)v=q-mg+6cd图3当去掉平行极板上所加的电压V后，油滴受重力作用而加速下降。
仿真实验密立根油滴实验
仿真实验—密立根油滴实验教学目的：1．测定电子的电荷值并验证电荷的不连续性； 2．通过对实验仪器的调整，油滴的选择、控制、跟踪、测量等环节，培养学生的实验方法和严谨的实验态度。
教学方法：讲解，操作指导教学内容： 一、实验仪器 1．多媒体电脑及配套中科大《大学物理仿真实验》软件。
2．虚拟仪器：密立根油滴实验仪、电子停表、喷雾器等。
二、实验原理油滴经喷雾器喷出后，由于油滴间的磨擦而带电。
若将油滴喷入两块水平放置、间距为d 、所加电压为V 的平行极板之间，设油滴质量为m ，所带电量为q 。
选择适当电压，使重力与电场力大小相等、方向相反，即dVq qE mg == （Ⅴ-2-1）此时油滴静止地悬浮在电场中，即达到平衡状态。
要测定油滴的电量，需要测量V 、d 、m 三个量，其中m 很小，测量比较困难，常采用如下方法。
在平行板不加电压时，油滴受重力在空气中自由下落，将受重力、空气浮力、空气阻力三力作用，最后达到受力平衡而作匀速下落。
设油滴密度为1ρ，半径为0a ，空气密度为2ρ，空气粘滞系数为η，当达到受力平衡时的终极速度为f V ，则有f V ag ρa g ρa ηπππ023*********+= （Ⅴ-2-2） 整理得)(29210ρρη-=g V a f （Ⅴ-2-3）油滴下降终极速度f V 可作如下测量：去掉两极板间电压，油滴开始下降，设匀速下降距离为S ，时间为t ，则tSV f = （Ⅴ-2-4）实验中，由于油滴的半径与空气分子间的间隙大致相当，因此，空气的粘滞系数应作如下修正：'1Pa b+=ηη （Ⅴ-2-5）式中b 为修正常数，其值为Pa m ⋅⨯-31023.8，Pa P 51001.1⨯=为大气压强。
修正后，油滴半径为21011)(29Pa b gt Sa +⋅-=ρρη （Ⅴ-2-6）式中根号内的0a 可用（Ⅴ-2-3）式近似计算。
于是油滴质量m 为23021113011)(293434⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅-==Pa b gt S a m ρρηπρρπ （Ⅴ-2-7）由式（Ⅴ-2-1）可得油滴电量为()()2323021213111129⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⋅+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=t aP bV g S d q ρρηπ （Ⅴ-2-8）式中下列各量取值为油的密度 31981-⋅=m kg ρ 重力加速度 279.9-⋅=s m g 空气的密度 32294.1-⋅=m kg ρ油滴匀速下降距离 mS 31000.2-⨯=空气粘滞系数 1151083.1---⋅⋅⨯=s m kg η两极板间距离 m d 31000.5-⨯=大气压强 PaP 51001.1⨯=修正常数 Pam b ⋅⨯=-31023.8代入上式后得()[]Vt t q 102.011043.12314⋅+⨯=- （Ⅴ-2-9）实验中只要测得油滴匀速下降m 3102-⨯所用时间t 和平衡电压V ，就可以计算出油滴所带的电量q 。
密里根油滴仪实验
密里根油滴仪实验姓名学号班级实验日期20 年月日时段指导教师：实验仪器面板结构示意图见图2。
面板各按键名称及使用方法：1．电源开关按钮：按下按钮，电源接通，整机工作2．功能控制开关：有平衡、升降、测量三档（分别配有指示灯显示相应状态）。
(1) 当处于中间位置即“平衡”按钮时，可用平衡电压调节旋钮3来调节平衡电压，使被测量油滴处于平衡状态；(2) 按下“提升”按钮时，上下电极在平衡电压的基础上自动增加DC200V～300V的提升电压；(3) 按下“下降”按钮时，极板间电压为0V，被测量油滴处于被测量阶段而匀速下落，并同时按下计时/暂停按钮开始计时；油滴下落到预定距离时，迅速按下计时/暂停按钮，同时停止计时；3．平衡电压调节旋钮：可调节极板间的电压。
4．计时/暂停按钮，开启计时器和停止计时器按键；5．视频输出插座：CCD摄像头用，输出至监视器6．照明灯室：7．水泡：调节仪器水平8．上、下电极：9．秒表复位键：按一下该键，清除内存，秒表显示“O0.O”秒；10．“确认”按钮，此按钮分为两个功能：a、开启仪器时仪器进入参数显示界面，此时按下按键，仪器进入分划板界面；b、仪器进入分划板界面之后，此时仪器处在测量状态，此时按下一次“确认”按键，记录一次测量数据，记录的平衡电压即屏幕中显示的提示保存电压，时间为屏幕中显示的下落时间，当记录5次数据之后，仪器自动计算实验结果，并在屏幕上显示出来，可以提供参考是否合格，此时再次按下“确认”按键，仪器再次进入测量界面，可以重复以上操作；11．显微镜：放大暗室油滴图像；12．CCD摄像头，采集暗盒图像并显示在监视器上。
2、仪器调整①水平调整调整实验仪底部的旋钮，通过水准仪将实验平台调平，使平衡电场方向与重力方向平行以免引起实验误差。
极板平面是否水平决定了油滴在下落或提升过程中是否发生前后、左右的漂移。
②喷雾器调节喷雾器利用的是虹吸原理。
使用时请注意：用滴管从油瓶里吸取油，由灌油处滴入喷雾器里，所灌得油千万不可高于喷雾器里面的出气管，否则会造成出气管阻塞无法喷雾。
密立根油滴实验 实验报告
实验目的1、通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定电子电荷的电荷值e。
2、通过实验过程中，对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理等，培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。
3、学习和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想和构思。
二、实验原理：一、实验原理1、静态（平衡）测量法用喷雾器将油滴喷入两块相距为d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，所带的电量为q，两极板间的电压为V ，如图 1 所示。
图1如果调节两极板间的电压V ，可使两力达到平衡，这时：Vmg=qE=q (1) d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ν后，阻力f与重力mg平衡，如图 2 所示（空气浮力忽略不计），g r油滴将匀速下降。
此时有：f=6πaηv=mg (2)rg其中η是空气的粘滞系数，是a油滴的半径。
经过变换及修正，可得斯托克斯定律：6πaηv gf= (3) r b1+pa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。
图2至于油滴匀速下降的速度v，可用下法测出：当两极板间的电压V为零时,g设油滴匀速下降的距离为l，时间为t ，则lv (4) g t g最后得到理论公式：3⎡⎤2⎢⎥18πηldq=2ρg⎢⎥V (5)b⎢⎥t(1+)g⎢⎥pa⎣⎦2、动态（非平衡）测量法非平衡测量法则是在平行极板上加以适当的电压V ，但并不调节V 使静电力和重力达到平衡，而是使油滴受静电力作用加速上升。
由于空气阻力的作用，上升一段距离达到某一速度υ后，空气阻力、重力与静电力达到平衡（空气浮力忽略不计），油滴将匀速上升，如图 3 所示。
密立根油滴实验
d V
空气粘滞系数 1 .8 3 1 5 0 kg m 1s 1
油滴匀速下降距离 l1.51 03m
修正常数 b6.17106mcmH
油滴的半径 a
9 l
2 gt g
大气压强 p76.0cmHg
平行极板间距离 d5.0 01 0 3m
式中的时间t g 应为测量数次时间的平均值
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。若求最 大公约数有困难，可用作图法求e值。设实验得到m个油滴的带电量分别为q1，
照明光路不需调整，只需将显微镜筒前端和底座前端对齐，喷油后再稍 稍前后微调即可。在使用中，前后调焦范围不要过大，取前后调焦1mm内的 油滴较好。 2.功能键有平衡、升降、测量三档，当处于中间位置“平衡”档时，可用平衡 电压调节旋钮来调节平衡电压大小，使被测油滴处于平衡状态；当处于上沿 “升降”档时，上下电极在平衡电压的基础上自动增加提升电压，提升电压大 小由升降电压调节旋钮调节；当处于下沿“测量”档时，极板间电压为0V，被 测量油滴处于被测量阶段而匀速下落，并自动计时，油滴下降到预定距离时， 迅速拨到平衡档，同时自动停止计时 3. 选择适当的油滴 通常选择平衡电压为100~300V，匀速下落1.5mm的时间在8～30秒左右的油滴 较适宜。喷油后，功能键置“平衡”档，调节平衡电压调节旋钮使极板电压为 200V左右，注意几颗缓慢运动、较为清晰明亮的油滴。试将功能键置“平衡” 档，观察各颗油滴下落大概的速度, 目视油滴直径在0.5~1mm左右的较适宜。 4 、正式测量 平衡法测量，可将已调平衡的油滴用功能键控制移动在“起跑”线上，然后 将功能键拨向“测量”，油滴开始匀速下降的同时，计时器开始计时。到“终 点”时迅速将功能键拨向“平衡”，油滴立即静止，计时也立即停止。
用袖珍计算机PC—1500作密立根油滴：实验计时装置
用袖珍计算机PC—1500作密立根油滴：实验计时装置王强
【期刊名称】《物理实验》
【年(卷),期】1992(012)002
【摘要】密立根油滴实验是大专院校物理专业物理实验课程中的重要内容之一。
该实验目前仍用秒表计时,这种方法有如下缺点: 1.为便于观测,实验要求环境光线较暗,在光线不好情况下秒表计时容易产生错误。
【总页数】2页(P79,90)
【作者】王强
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】O411.9
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