密立根油滴实验思考题

1、静态法和动态法的优缺点

动态法和静态平衡法因实验现象直观、设计巧妙、结果精确,成为密立根油滴实验通常使用的两种方法。经过仔细分析,这两种方法有相同之处,但还是存在一定的差别。它们的相同之处在于,都是从油滴在电场中的运动规律入手;都要求油滴处于受力平衡的状态。而它们在测量值的数量、操作难易程度、数据处理的繁简程度和计算结果的精确程度方面有较大不同,因而可从这四个方面对它们进行比较。

从待测值的数目方面比较：

动态法要求油滴在电场力的作用下作匀速上升运动,所以除了测量油滴在未加电场时匀速下降时间t外,还要测量油滴在电场中匀速上升的时间te和平衡电压U,待测值为三个。而对于静态平衡法,由于油滴要在电场力的作用下静止,所以只需测量油滴在未加电场时匀速下降的时间tg和使油滴静止的平衡电压U即可。与动态法相比,少一个待测值。

从操作难易程度方面比较：

在实际操作过程中发现,运用静态平衡法进行实验时,油滴在电场中总有微小的上下移动,使油滴完全静止在电场中的电压调节比较困难,需要反复调节,这样就增加了操作难度,延长了实验时间,还在一定程度上影响了测量精度。

从数据处理的繁简程度方面比较：

运用动态法时e的标准不确定度较小,得到的结果较静态平衡法更为精确。虽然从理论公式分析,运用静态平衡法引起的误差因素少,造成的误差应该较小,但由于在实际操作中,油滴静止时平衡电压不易准确调节,致使误差增大。动态法亦存在同样的问题。

上述比较,理论与实际相结合,较为全面。通过比较可知,动态法虽然待测值较多,计算过程较复杂,但操作简单,结果精确度较高,所以成为测量基本电荷量比较实用的一种实验方法。虽然静态平衡法与动态法比较还存在一些不足,但它在教学研究方面有极大的潜力,若提高仪器电压调节的精度,有可能获得比动态法更精确的结果。所以,密立根油滴实验的两种方法各有所长。