密立根油滴实验原理

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密立根油滴实验

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。

实验三密立根油滴实验

实验三：密立根油滴实验美国物理学家密立根(likan)为了证明电荷的量子性，从1906年起就致力于细小油滴带电量的测量。

起初他是对油滴群体进行观测，后来才转向对单个油滴观测。

他用了11年的时间，经过多次重大改进，终于以上千个油滴的确凿证据，不可置疑地首先证明了电荷的量子性，即任何电荷都是某一基本电荷的整数n 倍。

这个基本电荷就是电子所带的电荷()C 10602.1e 19-⨯=。

由于试验的设计巧妙易懂，方法和设备简单、直观且有效，结果准确，富有说服力，因此被誉为物理实验的典范，密立根由于测量电子电荷和研究光电效应的杰出成就荣获了1923年诺贝尔物理学奖。

近年来随着物理学的发展变化，根据该试验的设计思想，改进用磁漂浮的方法测分数电荷的试验，用密立根油滴仪测量粉尘的径迹和电荷电量的试验引起了人们的普遍关注，这说明该试验至今仍富有强大的生命力。

一、实验目的:1. 测量基本电荷量。

2. 验证电荷的量子性.二、实验仪器CCD 密立根油滴仪，喷雾器。

三、实验原理:一个质量为m 带电量为q 的油滴处在二块平行板之间，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，速度为V g ，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 r V a f ηπ6= 式中η是空气的粘滞系数， a 是油滴的半径，这时有 mg V a g =ηπ6 （1）当在平行极板上加电压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 V a e -=ηπ6 （2）又因为 dVE =（3）由（1）（2）（3）式可得)(V d geg V V V mgq += （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，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 334a m πρ= （5）式中ρ是油滴的密度。

密立根油滴实验

大学物理实验
密立根油滴实验
理学院物理实验教学中心
一、实验目的
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，的测量，验证电荷的不连续性，并测定基本电荷值。本电荷值。测定基本电荷；测定基本电荷；通过对实验仪器的调整，油滴的选择、通过对实验仪器的调整，油滴的选择、跟踪和测量，以及实验数据处理等，踪和测量，以及实验数据处理等，培养学生严谨的科学实验态度。生严谨的科学实验态度。
油滴 U/v 一 Tg/s U/v 二 Tg/s U/v 三 Tg/s
平均
六、注意事项
①要做好本实验，很重要的一点是选择合适的油滴。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，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，但带的电荷比较多，下降速度也比较快，时间不容易测准确。容易测准确。油滴也不能选的太小，太小则布朗运动明显。油滴也不能选的太小0伏特之间伏特之间， 20～通常选择平衡电压在200至300伏特之间，在20～ 200 30秒时间内匀速下降 1.5 毫米的油滴，其大小和 30 秒时间内匀速下降1 毫米的油滴，秒时间内匀速下降带电量都比较合适。带电量都比较合适。
η' =
η
b 1+ pa
(4)
b为修正系数，p为空气压强， a为未经修正过的油滴半径。
将（4）式代入（3）式得式代入（
18 π ηl ⋅d q= 2ρg t (1+ b ) U g pa
3 2
该式就是静态法测量油滴所带电荷的公式。该式就是静态法测量油滴所带电荷的公式。

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：dV q qE mg == (1) 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g ν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。

此时有：mg v a f g r ==ηπ6 (2)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：pab v a f g r +=16ηπ (3) 其中b 是修正常数， b=×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t ，则gg t l v = (4) 最后得到理论公式：V d pa b t l g q g 23)1(218⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=ηρπ (5) 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。

华中科技大学【密立根油滴实验】

实验原理：用油滴法测量电子的电荷e ，可以用静态(平衡)测量法或动态(非平衡)测量法，也可以通过改变油滴的带电量，用静态法或动态法测量油滴带电量的改变量。

本实验采用静态测量法，原理如下：设质量为m 带电量为q 的油滴在两平行极板间运动，两极板间电压为U ，极板间距为d 。

则油滴在极板间将同时受到重力和电场力的作用，如图1所示。

如果调节两极板间的电压U ，可使电场力和重力达到平衡，即dUqqe mg == (1)图1 静电场中的带电油滴(电压U ，板间距d)当两平行极板间不加电压时，油滴在重力作用下加速下降，同时也受空气阻力(黏滞阻力)作用，根据斯托克斯定律，黏滞阻力为g r v a f ηπ6=，这里，a 为油滴的半径，η为空气的黏滞系数，v g 为油滴运动的速度。

油滴的速度达到一定值后，黏滞阻力和重力会平衡，油滴进而做匀速直线运动，有mg v a f g r ==ηπ6 (2) 油滴的质量与半径的关系 ρπρ334a v m == (3) 由(2)和(3)式得 gv a g ρη29=(4)考虑到油滴的半径小到10-6米，空气不能再看作连续介质，空气的黏滞系数应做如下修正 pba +=1'ηη (5)这里，b 为修正常数，b=6.17×10-6m.cmHg ，p 为大气压强，a 为未修正过的油滴半径。

则修正后的a 为 pabg v a g+=1129ρη (6)油滴匀速运动的距离l 和速度g v 之间的关系为gg t lv =(7) 由(1)、(2)、(6)、(7)式得，油滴的带电量q 为Udpa b t lpg q g2/3)1(218⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=ηπ (8) (8)式即静态测量法的油滴带电量的表达式，要注意的是，因为油滴的半径a 处于修正项中，可以不十分精确，因此(8)式中油滴的半径a 仍用(4)式计算。

实验内容、步骤与要求： 1. 调整仪器(1)调整仪器底部的调平螺丝，使水准泡指示水平； (2)将监视器亮度调低，对比度调到最高。

大学物理实验：密立根油滴

实验结果表明，所有油滴所带的电荷量都是基本电荷量e的整数倍，说明e是电荷的基本单位，进一步揭示了电荷的本质。
测定基本电荷量e的值
油滴电荷量的测量
通过测量油滴在电场中的运动情况，可以推算出油滴所带的电荷量。结合已知的电场强度和油滴的质量等信息，可以计算出基本电荷量e的值。
高精度测量技术
密立根油滴实验采用了当时最先进的测量技术，如显微镜观测、电场强度测量等，确保了实验结果的准确性和可靠性。
充电与平衡
给选定的油滴带上适量电荷，并调节电场强度使油滴处于平衡状态。
测量电荷量
记录平衡状态下的电压和油滴在重力与电场力作用下的运动情况，通过计算得到油滴所带电荷量。
数据记录与处理
数据记录
详细记录实验过程中的各项参数，如电压、油滴运动情况等。
数据处理
根据实验原理和数据记录，计算得到油滴所带电荷量的实验值，并与理论值进行比较分析。
拓展研究与应用领域探讨
微观粒子性质研究
密立根油滴实验不仅验证了电荷的量子化理论，还为后续研究微观粒子性质提供了重要的实验基础和方法论指导。
物理学常数测定
基本电荷量e是物理学中的一个重要常数，其精确值对于研究电磁相互作用和粒子物理等领域具有重要意义。密立根油滴实验提供了一种可靠的测定e值的方法。
环境条件准备
确保实验室环境干净、整洁，温度、湿度适宜，以减少实验误差。
油滴准备
使用喷雾器将油滴喷入密立根油滴仪的观测室内，待油滴稳定后，即可进行实验。
实验操作过程
调整显微镜
通过调节测量显微镜的焦距和位置，使观测室内的油滴清晰成像。
选择合适油滴
在观测室内选择大小适中、形状规则的油滴进行实验，以提高实验精度。

密立根油滴实验

1.2 密立根油滴实验密立根油滴实验，美国物理学家密立根（Millike ）所做的测定电子电荷的实验。

1907-1913年密立根花7年时间，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。

此实验在近代物理学发展过程中具有重要意义，密立根也因此于1923年获得了诺贝尔物理学奖。

密立根的实验装置随着技术的进步而得到了不断的改进，但其实验原理至今仍在当代物理科学研究的前沿发挥着作用，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等都是富有启发性的。

1.2.1实验要求1．实验重点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，并测定基本电荷值 ② 通过对仪器的调整、油滴的选定、跟踪和测量以及数据的处理，培养学生严谨的科学态度和实验方法 2．预习要点① 对实验结果造成影响的主要因素有哪些？② 如何判断油滴盒内平行极板是否水平？不水平对实验结果有何影响？ ③ CCD 成像系统观测油滴比直接从显微镜中观测有何优点？1.2.2 实验原理一个质量为m ，带电量为ｑ的油滴处在二块平行极板之间，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，速度为Vg ，这时重力与阻力平衡（本文中空气浮力忽略不计），如图1所示。

根据斯托克斯定律，粘滞阻力为6e g f a V πη=式中η是空气的粘滞系数，ａ是油滴的半径，这时有6πηa V mg g = （１）当在平行极板上加电压V 时，油滴处在场强为Ｅ的静电场中，设电场力q Ｅ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，则油滴将以匀速上升，此时速度为Ｖｅ，则有：6e a V qE mg πη=- （２）图2重力与电场力平衡图1重力与阻力平衡又因为Ｅ＝Ｖ／ｄ（３）由上述（１）、（２）、（３）式可解出 q mgdVV V V g e g=+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎪ （４）为测定油滴所带电荷ｑ，除应测出Ｖ、ｄ和速度Ｖｅ、Ｖｇ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m a =433/πρ （５）式中ρ是油滴的密度。

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经典物理学家罗伯特·密立根在1910年提出的重要实验之一，为测定电子电荷的大小提供了一种有效的方法。

在此次实验中，密立根通过测量油滴在电场中受到的电荷大小以及电场强度，计算出电子的电荷数量，并成功地证明了电子带负电的事实。

本文将介绍密立根油滴实验的原理、实验过程以及实验结果。

实验原理密立根油滴实验基于电场的相互作用原理，用静电力作用于油滴上，通过测量油滴的运动，可以算出油滴携带的电荷。

电荷量的测定是通过电场力和重力平衡来实现的。

当油滴在电场中受到的电场力与恒定重力相平衡时，油滴处于静止状态。

由此可以得到油滴所带电荷量的精确值。

实验过程实验前，首先需要用手动喷雾器将油形成细小的油滴，并放置在容器顶部。

接下来，在容器中注入一个含有精细测量器的电场，可以调整电场的大小和方向。

在实验中，观察油滴在电场中的行为，如电荷移动等。

测量电场力与重力之间的平衡，可以计算油滴携带的电荷量。

实验结果密立根通过重复实验，测定了大量油滴的电荷量，并且将这些实验数据用于计算电子的电荷量。

最终结果表明，电子带有负电荷，电子电荷的大小为1.602 × 10^-19库仑。

这一发现对于当时的物理学家而言，是颠覆性的。

因为在此之前，对跟踪微观粒子特征的能力十分有限。

实验结果的精确度已经让人惊讶，因为它已经与今天我们获得的电子电荷数量保持一致了。

结论密立根油滴实验是一次开创性的实验，揭示了电子带有负电荷的本质。

这项实验发现的结果对于当时的物理学家来说是一件颠覆性的事情。

以后的科学研究将依据这个重大发现进行，不仅对物理学领域产生了巨大的影响，还为我们理解和应用电子学奠定了基础。

即使在当今移动设备和计算机的科技世界中，密立根油滴实验仍然是经典物理实验的代表之一。

密立根油滴实验原理

密立根油滴实验原理
1、密立根油滴实验的原理是可以通过分析油滴的平衡状态，利用库仑定律测量电荷量的实验。

2、当X射线照射到空气中的汞滴时，将导致汞原子失去电子形成汞离子。

然后，汞离子在电场中受到一个向上的电场力（由于电子在X射线照射下的运动，带来的速度和角度变化），而油滴自身的重力则会使它在竖直方向上受到一个向下的重力。

当这两个力的大小相等时，油滴就处于平衡状态。

3、由于电场力和重力恰好相等，可以将两个力所对应的表达式相互等量。

利用电量等于电荷电子数目的公式，可以计算出电子所带的最小电荷（e），这样就可以精确地测量出电子的电荷量。

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。

大学物理实验报告系列之密立根油滴实验

2.密立根油滴实验中,向油雾室喷油时为什么要使两极板短路？
由于两极板间有电容的存在,在通电之后电容充电,用两根导线短路是为了电容放电,消除极板间的电场.若在向气室喷雾时,会由于电场的存在影响实验效果。
考虑到油滴的半径非常小，空气不能视为连续介质，空气的粘滞系数应作相应的修改，经修正后的油滴质量半径可写为
（5.8-7）
式中，修正常数，为空气压强。
实验时取油滴匀速上升和匀速下降的距ห้องสมุดไป่ตู้相等，均为，测出油滴匀速下降的时间为，匀速上升的时间为，则。
，（5.8-8）
把（5.8-8）和（5.8-7）代入到（5.8-4）中，得到油滴所带电量的表述式：
【数据表格与数据记录】
1
2
3
4
5
217
230
206
216
208
23.71
19.87
23.41
19.58
23.32
基本电荷的电量
【小结与讨论】
1.一般要选平衡电压高一些，去掉平衡电压后下落时间长一些的油滴，这样测出的e值为什么准确可靠？
下落时间长的油滴m小，带的电荷量也少，可以减少由于摩擦产生的额外电量影响实验
设油滴质量为，带电量为，在极板间不加电压，且不忽略空气浮力的情况下，油滴将受到了两个力的共同作用（如图5.8-1）：重力和油滴运动时空气的粘滞力
（5.8-1）
式中，和分别为油滴的半径和运动速度，为空气的粘滞系数。
开始时油滴加速下降，由于空气阻力的作用，最后二个力达到平衡，油滴作匀速运动，此时油滴的速度写为，则
【实验名称】密立根油滴实验
【实验目的】
1．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。

密立根油滴实验

9 a 2 g( ' )
当 >> 时，空气浮力可以忽略。有
a
9 2 g
实验中油滴半径约为10-6m 左右，此半径与空气分子
间的间隙大致相等，因此空气的粘滞系数修改为：
'

b 1 pa
斯托克斯定律修改为
6a f2 b 1 pa
最终可得：
18 d L q 2 g U b 2 gt t (1 ) p 9L
4、所有值得商榷的理论假设都无关地测定出基本电荷的精确值，其淮确程度只受空气粘滞系数测量可达到的精度的限制。 5、直接测定一个分子骚动动能的数量级，这为物质的分子运动论的正确性提供了新的、直接的、最可信的证据。 6、证实了当小球直径与媒质分子的平均自由程可相比较时，小球在粘滞媒质中运动的斯托克斯定律就不再成立，并确定了该定律不成立的精确条件。
喷油前的准备：工作电压选择：开关扳向“下落”位置，
将专用油从喷雾口喷入（只喷一次少量即可），从监视屏上可看到大量的油滴。
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，应该进行调整。
如油滴斜向运动，可转动显微镜上的圆形CCD ，使油滴沿垂直方向运动。
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，工作电压选择开关置“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，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，让它自由下降，下降一段距离后再加“提升”电压，使油滴上升。如此反复多次地进行练习。
3 2
此式是本实验的基本公式。式中b 为修正常数， b=6.17×10-6m米. 厘米汞高，p为大气压强，单位为厘米汞高。

密立根油滴实验

1-3 密立根油滴实验美国物理学家密立根历时七年之久，通过测量微小油滴所带的电荷，不仅证明了电荷的不连续性，即所有的电荷都是基本电荷e 的整数倍，而且测得了基本电荷的准确值。

电荷e 是一个基本物理量，它的测定还为从实验上测定电子质量、普朗克常数等其他物理量提供了可能性，密立根因此获得了1923年的诺贝尔物理学奖。

密立根油滴实验用经典力学的方法，揭示了微观粒子的量子本性。

因为它的构思巧妙，设备简单，结果准确，所以是一个著名而有启发性的物理实验。

我们重做密立根油滴实验时，应学习前辈物理学家精湛的实验技术，严谨的科学态度及坚忍不拔的探索精神。

一、实验目的验证电荷的不连续性，测定电子的电荷值e 。

二、实验原理用油滴法测量电子的电荷有两种方法，即平衡测量法和动态测量法，分述如下： 1、平衡测量法用喷雾器将油滴喷入两块相距为d 的水平放置的平行极板之间。

油滴在喷射时由于摩擦，一般都是带电的。

设油滴的质量为m ，所带电量为q ，两极板之间的电压为V ，则油滴在平行极板之间同时受两个力的作用，一个是重力mg ，一个是静电力d qv qE /=。

如果调节两极板之间的电压V ，可使两力相互抵消而达到平衡，如图1所示。

这时d qv mg /= （1）为了测出油滴所带的电量q ，除了需测定V 和d 外，还需测量油滴的质量m 。

因m 很小，需要用如下特殊的方法测定。

平行极板未加电压时，油滴受重力作用而下降，但是由于空气的粘滞阻力与油滴的速度成正比，油滴下落一小段距离达到某一速度g v 后，阻力与重力平衡（空气浮力忽略不计），油滴将匀速下降。

由斯托克斯定律可知g v r mg ηπ6= （2）式中η是空气的粘滞系数，r 是油滴的半径（由于表面张力的原因，油滴总是呈小球状）。

设油滴的密度为ρ，油滴的质量m 又可以用下式表示ρπ334r m = （3）图1：油滴在两平行极板之间静止由（2）式和（3）式得到油滴的半径gr gv ρη29=（4）斯托克斯定律是以连续介质为前提的，对于半径小到10-6m 的微小油滴，已不能将空气看作连续介质，空气的粘滞系数应作如下修正 prb+='1ηη 式中b 为一修正常数，b = 6.17×10-6m ·cmHg ，p 为大气压强，单位为cmHg 。

密立根油滴实验报告【】

密立根油滴实验报告【】密立根油滴实验报告一、实验目的：通过密立根油滴实验，测量电子的电荷量，并验证原子的稳定性。

二、实验仪器与材料：1. 密立根油滴装置：包括放大显微镜、电子喷雾器、电场平板和电源等组成；2. 特制油滴液体：一种具有已知物理性质（如密度、粘度）的油滴溶液；3. 电源：用于提供电场；4. 毛细管：用于吸取油滴溶液。

三、实验原理：在密立根油滴实验中，利用电场的力对油滴进行水平电力平衡分析，通过观察油滴在电场中的平衡状态来测量电子的电荷量。

四、实验步骤：1. 调整放大显微镜，以便观察油滴的运动。

调整油滴微妙油滴喷射装置并用直流高压电源稳定油滴。

2. 将毛细管放入油滴溶液中，吸取一滴油滴溶液，并让毛细管的尖端靠近喷射装置的出口。

3. 轻轻地将毛细管的尖端靠近毛细管电极，以便将油滴喷射到空气中。

4. 打开电源，调整电压，使油滴保持在平衡状态。

5. 测量电压和电场的大小，以及油滴的半径，并记录为初始数据。

6. 重复以上步骤，记录多组数据。

五、实验数据处理：1. 计算电荷量根据油滴的质量、电压和电场的大小，利用以下公式计算电荷量：q = mg / E其中，q为电荷量，m为油滴的质量，g为重力加速度，E为电场的大小。

2. 统计多组数据，并计算平均值和标准偏差。

六、实验结果与讨论：根据实验数据处理得到的电荷量，与已知电荷量进行比较，若两者接近，则说明实验结果准确。

通过实验可以验证原子的稳定性，即电子是具有离散电荷的。

七、实验注意事项：1. 实验中需小心操作，避免对实验器材的损坏；2. 切勿触摸电源和高压电极；3. 实验后需将实验器材整理整齐。

密立根油滴实验实验报告

实验目的一、通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不持续性，并测定电子电荷的电荷值e 。

二、通过实验进程中，对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量和数据的处置等，培育学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方式和态度。

3、学习和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙假想和构思。

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若是调节两极板间的电压V ，可使两力达到平衡，这时：dV q qE mg == (1) 为了测出油滴所带的电量q ，除需测定平衡电压V 和极板间距离d 外，还需要测量油滴的质量m 。

因m 很小，需用如下特殊方式测定：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 ν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。

此时有：mg v a f g r ==ηπ6 (2)其中η是空气的粘滞系数，是a 油滴的半径。

通过变换及修正，可得斯托克斯定律：pab v a f g r +=16ηπ (3) 其中b 是修正常数， b=×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t ，则gg t l v = (4) 最后取得理论公式：Vd pa b t l g q g 23)1(218⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=ηρπ (5) 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 ，但并非调节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。

大学物理实验密立根油滴实验报告

大学物理实验--密立根油滴实验报告大学物理实验报告——密立根油滴实验一、实验目的本次实验旨在通过对密立根油滴实验的观察和分析，进一步理解和掌握电荷的性质和测量方法，验证电荷的量子化性质，并了解通过实验手段研究自然规律的重要性。

二、实验原理密立根油滴实验是一种测量单个电子电荷的实验方法，其实验原理基于电学实验技术，通过测量悬浮在电场中的油滴所受的力和电场力平衡状态下悬浮位置的变化，从而得到单个电子的电荷。

三、实验设备和方法实验主要使用如下设备：高压电源、电场发生器、收集板、静电仪器等。

实验方法包括：将油滴引入电场中，通过收集板收集油滴，并使用静电仪器测量油滴的电荷。

四、实验步骤和数据记录步骤1：准备实验设备，调整电场发生器和收集板之间的距离，设置高压电源的电压。

步骤2：将油滴引入电场中，通过收集板收集油滴，并使用静电仪器测量油滴的电荷。

步骤3：改变电场发生器和收集板之间的距离，重复步骤2，收集更多的油滴数据。

步骤4：整理实验数据，计算每个油滴的电荷量，并分析数据的分布规律。

实验数据记录如下表：五、实验结果分析通过对实验数据的分析，发现油滴电荷量均为某一固定值的整数倍，这一实验结果验证了电荷的量子化性质，即电荷是以一定单位存在的，不能被分割。

这一发现对于我们深入理解物质的基本性质以及自然界的规律具有重要意义。

六、实验结论通过本次密立根油滴实验，我们进一步了解了电荷的性质，验证了电荷的量子化性质，并通过实验手段发现了单个电子电荷的量值。

这一实验成果对于我们理解物质的基本性质以及自然规律的探索具有深远的影响。

同时，实验也让我们认识到通过科学实验技术研究自然规律的重要性。

七、实验思考与改进尽管我们得到了令人信服的实验结果，但实验过程中也存在一些误差因素，例如空气流动、水分吸附等。

在未来的实验中，我们可以考虑采取更严格的实验条件，如真空环境、避免水分吸附等，以减小这些误差。

此外，我们还可以改进实验设备，提高电荷测量精度，以更深入地研究电荷的性质和行为。

基础物理实验研究性报告_密立根油滴实验分析

基础物理实验研究性报告_密立根油滴实验分析密立根油滴实验是20世纪初期由英国物理学家罗伯特•密立根和韦伯•温特瑟利发明的一种测定电子电荷质量比的实验方法，它为原子物理的发展提供了重要的基础。

本文将对密立根油滴实验进行分析。

一、实验原理密立根油滴实验基于电场的作用，在实验室中制造一定强度的电场，穿过一个带电平板间隙，使得带电油滴在其间经过牛顿第二定律的微小运动，推断电荷量和电场强度，根据上述参数推论出基本粒子的不同性质。

二、实验过程实验开始时，将棱镜放入油滴室内的白外光源中，使其产生高质量的自然光。

由于自然光是由多种颜色和频率组成的光谱，棱镜能够将组成白光的每个波长分离出来，形成一条由不同颜色波长组成的光谱带。

观察油滴室内的拉曼散射现象，并选取适当的颜色光进行把关。

在此之后，请准备一个电极系统以制造强电场。

油滴被从一个小孔中释放，离开该孔后被带电。

可以调整电场的强度，是否要改变电场的方向，观察油滴在电场中的运动。

计算出油滴的半径、密度、电荷量等基本参数，最后根据复杂计算公式来推断电子电荷和电子质量平方比。

密立根油滴实验是基于电场作用的，当电场通过平板夹持，油滴会获得一个电荷，因此它会受到电场的力，进行微小的运动。

通过传统物理学的公式推断出油滴的质量、电荷量等重要物理数据，进而可以推断出电子电荷质量比。

四、实验误差在实验过程中我们要尽可能减少误差的影响，包括仪器的误差和人为误差。

常见的仪器误差，如电子电池的电压漂移和电流的误差都会对实验造成一定的影响。

另外，实验人员的操作误差和油滴的不稳定性也会对实验结果造成一定的误差。

五、实验应用密立根油滴实验把精密的测量和简单的物理原理相结合，为原子物理之后的研究奠定了基础。

该实验被广泛应用于相关研究的实验工作中，并成为研究精子物理、半导体物理等学科的重要实验方法。

总之，密立根油滴实验是一种非常有用的物理实验方法，对于研究原子物理、半导体物理等学科都有很大的意义，它为原子物理及粒子物理学的发展做出了重要的贡献。