3-1密立根油滴实验

三、实验仪器
南京大学生产的OM98型CCD微机密立根油滴仪 一台，喷雾器一个。 油滴仪主要由油滴盒、CCD摄像显微镜、电路箱、 监视器等组成。
四、实验内容及方案
本实验采用测量不同带电油滴所带电量，求最大公约数的 办法测定基本电荷量e。分下面两种情况测量： （一）带电油滴处于静止状态的情况 （二）带电油滴在电场中匀速运动的情况 将本实验中测得的e值与该精确值加以比较，以精确值做标 准求实验值的相对误差。
实验3-1 密立根油滴实 验
outline
一、背景知识 二、实验目的 三、实验原理 四、实验内容及方案 五、实验问题 六、参考文献
一、背景知识
1833年法拉第发现了电解定律，该定律指出：从电介质中分解 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。为了验证电量量子化并求出基本电荷量e，道孙德、汤姆逊、威 尔逊等做了大量工作。密立根在前人工作的基础上，从1907年开始 进行基本电荷量的测量，并与1911年发表了他的结果。 密立根油滴实验是一个非常著名的经典物理实验，其重要意义 在于它直接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，即电子所带电量。这一成就大大促进了人们 对电荷物质结构的认识和研究。 油滴实验中将微观量测量转化为宏观量测量的巧妙设想和精确 构思以及用比较简单的仪器，测得比较精确而稳定的结果都是富有 创造性的。
二、实验目的
1. 了解密立根将基本电荷的测量转化为宏观量测量的实验思想， 以及实现精确测量所做的努力； 2. 掌握用油滴法测量基本电荷量的方法，并测定基本电荷量； 3. 通过测量和数据处理，经受一次毅力、细心和严谨的实验作 风的训练。
三、实验原理
（一）基本原理 （二）油滴半径r的测量 带电量-q的油滴置于两极板间，它受 在两极板上不加电压，且油滴以速度 到重力、空气浮力、电场力和运动时 匀速下降时所受三个力的关系，可得： 的空气粘滞阻力。设油滴匀速向上运 9 v g r ( ) 动，根据四个力联立可得： 2( )g
1 2
q
d 4 3 [ r ( ) g 6 rv E ] V 3
测出下落速度即可确定油滴半径r， 代入q式。
q 18
1 d 3 1 2 [ 2 ( ) g ] 2 ( v E v g ) v g2 V
只要测出油滴半径r和电压为V时油滴 匀速运动的速度vE ，即可通过上式求 出油滴所带电量q。
五、实验问题
六、参考文献
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张天浩.实验3-1 密立根油滴实验[G].近代物理实验,2006.9,6571.
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二、实验目的
（三）油滴匀速运动速度 vg和 vE的测定 两极板不加电压，测量油滴匀速下落通过某段距离及其所 Sg 用时间，有 v
g
tg
两极板加一适当电压V，测量油滴匀速上升某段距离及其 所用时间，则 S vE E tE ' （四）空气粘滞系数的修订 1
1 A(
则修正后的油滴所带电量公式： 1 d 3 A 3 1 2 2 2 q 18 [ 2 ( ) g ] ( v E v g ) v g (1 ) 2 V pr
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四、实验内容及方案
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3 ．对选定的带点油滴,现在两极板间不加电压的情况下,测出 油滴匀速下落距离tg所需要的时间tg 这时的电压,以及油滴经过距离SE的时间tE. 4 ．对测得的数据进行处理,求出e. 注:为了实验测得的数据的精确,分别选取5个油滴,且每个分别 测量10次.
• g.求出速vg.然后在极板间加一电压,使油滴匀速向上运动使油滴静止不动，上式简化为： d A ) q 18 [ 2 ( ) g ] v g (1 V pr
3 2 1 2 3 2 3 2
（五）测定e的方法 法一：选定一个油滴，用放射源照射它，改变其所带 电量，测定n次电量，求其最大公约数，即为基本电 荷量e。 法二：选取不同的带电油滴，分别测量其所带电量， 求这些电量的最大公约数，即为基本电荷量e。 本实验采用第二种方法
四、实验内容及方案
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1．测量平衡电压必须经过仔细的调节，应该将油滴悬于分化 板上某条横线附近，以便准确地判断出这颗油滴是否平衡， 应该仔细观察一分钟左右，如果油滴在此时间内在平衡位置 附近漂移不大，才能认为油滴是真正平衡了。记下此时的平 衡电压 。 2．在测量油滴匀速下降一段距离 所需的时间 时，为保证油滴 下降的速度均匀，应先让它下降一段距离后再测量时间。选 定测量的一段距离应该在平行极板之间的中间部分，占分划 板中间四个分格为宜，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。太靠近下极板，测量完时 间后，油滴容易丢失，不能反复测量。