密立根油滴实验思考题
密立根油滴实验中若干问题的讨论
２ ０ １ ４ 年 第 ６ ５ 期考 试 周 刊
一
密 立 根 油 滴 实 验 所 使用 的 油 多 为 钟 表 油 ，但 不 同 钟 表 油 的 品 质不 完 全 相 同 。 通过 多年 的实 验 发 现 。 有 些 钟 表 油 在 实 验 中并不适用 。 实 验 时会 出 现 油 滴 总是 向 下 运 动 、 不带 电 、 无 法 控制、 显微镜中看不到油滴等现象 ， 建 议 选 择 仪 器 厂 家 配 备 的 经 过 测试 的专 用 油 。 一 般 来说 ， 专 用 油会 比较 纯 净 ， 稳 定性 好 ， 挥发性小 ， 黏滞系数适 中， 油的密度 、 黏 滞 系数 随湿 度 、 温 度 的 变化 小 。
密 立 根 油 滴 实 验 中 若 干 问 题 的 讨 论
穆松 梅 刘 扬 王 洋 洋
０ ６ ６ ０ ０ ４ ）
（ 东 北 大 学 秦 皇 岛分 校 ， 河 北 秦皇岛
摘 要 ：影 响 密 立 根 油 滴 实验 结 果 的 因 素 很 多 ． 实验 中 要 注 意 容 易产 生误 差 及 影 响 实 验 效 果 的 环 节 ．针 对 这 些 重 要 的环节采取合理有效的方法， 以 确保 实验 成 功 。 关键词 ： 物理 教 学 密立 根 油 滴 实验 若 干 问题
一
在静态（ 平衡 ） 法测量中 ， 油 滴 是 由静 止 状 态 开 始 下 落 的 ， 初 始 时 油 滴 所 受 重 力 大 于 空气 阻力 。 油滴 加速 下 落 。 随着 下 落 速 度 的加 大 ， 油 滴 所 受 到 的空 气 阻力 也 逐 渐 加 大 ． 当空 气 阻力 与重力大小相等时 ， 油 滴 将 匀 速下 落 。 在匀 速 下 落 过 程 中 ， 测 量油滴下落一段距离（ 一般取２ ｍ ｍ） 所用的时间。 在实验 中， 学 生 往 往 对 油 滴 进 入 匀 速 运 动 状 态 的确 定 感 到迷 茫 ， 不 能 确定 自己 所设 定 的 计 时 起 始 点 处 油 滴 是 否 已处 于 匀 速 下 落 状 态 ， 其 实 这 个 问题 大 可 不 必 有 太 多顾 虑 。有 资 料 显 示 ［ ２ ］ ， 在 实 验 过 程中． 只要 油 滴 在 要 测 量 的 位 置 下 降 ｌ ０ 至４ 个 横格 ， 或 者 从 计 时开 始 后 的１ ． ７ ５ １ ０ 至４ ｓ ． 油 滴 就 可 以 达 到 比较 理 想 的 匀 速 运 动 状态 。 所以实验中 ， 我 们 一 般 是 让油 滴 下 落 一 个 横 格 再 开 始 计 时， 这是完 全没有问题 的， 但一定 要提醒学 生 ， 不 要 在 刚 开 始
密立根油滴实验报告答案
密立根油滴实验报告答案密立根油滴实验报告答案密立根油滴实验是物理学中的经典实验之一，由美国物理学家罗伯特·安德鲁斯·密立根于1909年首次提出并进行了实验验证。
该实验通过测量油滴在电场中的运动来确定电子的电荷量，为后来的电子理论奠定了基础。
本文将对密立根油滴实验的原理、实验步骤和结果进行详细介绍。
1. 实验原理密立根油滴实验基于油滴在电场中的运动受到电荷力的影响这一基本原理。
实验中，将悬浮在空气中的油滴通过喷雾器喷出，使其带有一定的电荷。
然后将油滴放置在两个带有电荷的平行金属板之间，形成一个均匀的电场。
根据库仑定律，油滴所受到的电荷力与电场强度、电荷量和油滴半径有关。
通过测量油滴在电场中的运动速度和方向，可以计算出电子的电荷量。
2. 实验步骤（1）准备实验装置：将喷雾器固定在架子上，调节喷雾器使其产生均匀大小的油滴。
在平行金属板上设置电极，连接电源以产生电场。
（2）调整电场强度：通过调节电源电压，使电场强度适中，使油滴在电场中的运动速度适宜。
（3）观察油滴运动：使用显微镜观察油滴在电场中的运动轨迹。
注意观察油滴的运动速度和方向。
（4）测量油滴运动参数：使用计时器测量油滴通过一段已知距离所需的时间，从而计算出油滴在电场中的速度。
同时，测量电场的强度和油滴的半径。
（5）计算电子电荷量：根据油滴所受到的电荷力与电场强度、电荷量和油滴半径的关系，可以通过公式计算出电子的电荷量。
3. 实验结果通过密立根油滴实验，我们可以得到电子的电荷量约为1.6×10^-19库仑。
这个结果与之前通过其他实验方法得到的电子电荷量非常接近，验证了电子理论的正确性。
4. 实验误差及改进在密立根油滴实验中，由于油滴的运动受到空气阻力的影响，会引入一定的误差。
此外，测量油滴半径和电场强度时也存在一定的不确定性。
为减小误差，可以采取以下改进措施：使用真空室来消除空气阻力；使用更精密的仪器来测量油滴半径和电场强度；进行多次实验取平均值，以提高结果的准确性。
密立根油滴实验思考与讨论
密立根油滴实验思考与讨论密立根油滴实验思考与讨论1. 密立根油滴实验简介密立根油滴实验是由德国物理学家罗伯特·密立根于1909年提出的实验，通过对带正电或负电油滴在电场中的运动进行观测和测量，从而验证了电荷的基本离散性质。
这一实验为原子结构的认识和量子物理的发展奠定了基础。
2. 实验原理与步骤密立根油滴实验基于油滴在电场中的运动行为，通过测量油滴的运动速度和电场强度，可以推算油滴带电量的大小。
实验步骤如下：(1) 在一个闭合的仪器内，设置平行的金属板，上、下两板之间形成一个均匀的电场。
(2) 将油滴通过喷射器喷入仪器中。
(3) 调整电场强度，使油滴在竖直平衡位置上悬浮。
(4) 通过调节电场强度，观察油滴在电场中的运动情况。
(5) 通过测量油滴的运动速度和电场强度的关系，推算油滴带电量的大小。
3. 实验结果与讨论密立根油滴实验的结果极大地促进了对电荷离散性质的认识。
通过对一系列油滴的观测和测量，密立根发现，油滴的带电量只能是电荷的一个整数倍。
这证实了电荷的离散性质，即电荷是以基本单位的方式存在的。
通过实验结果的统计分析，密立根还提出了电子的基本电荷大小，即“元电荷”。
这一概念为后续量子物理的发展奠定了基础。
4. 对密立根油滴实验的个人观点与理解在我的理解中，密立根油滴实验的重要性在于揭示了电荷的离散本质。
这一实验结果不仅对于原子结构的认识提供了重要支持，也为后来量子力学的发展提供了关键线索。
通过观察和测量油滴的运动行为，我们发现电荷只能是电子的整数倍，这表明电荷是离散的、不可分割的。
这一发现对于我们理解原子的结构至关重要，揭示了物质的微观本质。
密立根油滴实验还为后续物理学家提供了重要的思路和方向。
在量子物理的发展过程中，电荷的离散性质成为了“量子”的概念的基本构建要素之一。
总结与回顾通过对密立根油滴实验的细致观察及统计分析，我们得知油滴带电量只能是电荷的一个整数倍，并且揭示了电荷的离散本质。
密立根油滴法测电子比荷及试验数据处理思考
3
202 19.6 181 18.1 133 22.4 179 18.2 188 9.2 163 24.9
4
198 19.8 181 18.3 134 21.8 180 19.3 193 9.1 165 24.5
5
196 20.1 184 18.5 133 23.2 181 18.0 192 8.9 162 24.7
可知图像处理的结果和实际的比较接近。 2.3 逐次相减法 从原则上说，对试验所测的各个油滴的电荷值求最大公约数，即 可得基本电荷，从而看出电荷的不连续性。但是由于实验误差，求最 大公约数有一定困难，可以采用“逐次相减法”求最大公约数。在处 理前先将实验测得电荷量从小到大排列。 处理结果如下图 （qi,∆q 和 ei 的单位为 C） ：
1 2
（6）
以此代入式（3）并整理得到
3 2 1 vr 3 2 q 9 2 ( 1 ) v f vf ( 1 2 ) g E 1
（7）
（4）考虑到油滴的直径与空气分子的间隙相当，空气已不能看成 连续介质，其粘度 需作相应的修正
1 b pr
2 试验数据的处理方法的探究
实验数据如下表：
次数 编号 U/V #1 t/s U/V #2 t/s U/V #3 t/s U/V #4 t/s U/V #5 t/s U/V #6 t/s
1
201 19.8 183 18.2 132 24.4 175 18.5 196 9.3 162 25.9
2
201 19.6 182 18.1 131 22.3 177 18.3 197 9.0 161 25.2
U ，d 为平行板间的距 d
为 所 加 电 压 ， 因 此 ， 式 （ 10 ） 可 写 成
密立根油滴实验报告思考题
密立根油滴实验报告思考题密立根油滴实验报告思考题密立根油滴实验是物理学家罗伯特·密立根于1909年提出的一种实验方法，通过测量油滴在电场中受力的变化，确定电子的电荷量。
这一实验对于揭示电子的基本性质和电荷量的确定具有重要意义。
在这篇文章中，我们将探讨密立根油滴实验报告中的一些思考题。
1. 密立根油滴实验的原理是什么？为什么使用油滴而不是其他物质？密立根油滴实验的原理是利用油滴在电场中受力的变化来测量电子的电荷量。
实验中，将带电的油滴悬浮在空气中，然后通过调节电场的强度，使油滴在电场中保持平衡。
通过测量电场的强度和油滴的质量，可以计算出电子的电荷量。
为什么使用油滴而不是其他物质呢？因为油滴具有较小的质量，可以减小重力对实验的影响。
同时，油滴的表面可以带有电荷，使得实验中的电场作用于油滴上。
这样一来，就可以通过测量电场的强度和油滴的受力情况，来推导出电子的电荷量。
2. 密立根油滴实验的实验结果如何解释？为什么会出现电荷量的离散性？密立根油滴实验的实验结果表明，电子的电荷量是一个离散的量，而且其数值非常接近一个最小单位的电荷。
这一发现对于揭示电子的基本性质具有重要意义。
为什么会出现电荷量的离散性呢？这一现象可以通过量子力学的解释来理解。
根据量子力学的理论，电荷量的离散性是由于电子的量子性质所导致的。
电子的电荷量是量子化的，即只能取某些特定的数值。
这是因为电子是一种基本粒子，具有波粒二象性，其性质受到量子力学规律的限制。
3. 密立根油滴实验对于现代物理学的意义是什么？密立根油滴实验为现代物理学的发展做出了重要贡献。
首先，它揭示了电子的基本性质和电荷量的确定。
这一发现为后续的电子理论提供了重要的实验依据，推动了电子学的发展。
其次，密立根油滴实验也为量子力学的发展奠定了基础。
实验结果表明，电子的电荷量是量子化的，这与量子力学的理论相吻合。
这一发现为量子力学的建立提供了实验验证，推动了量子力学的发展。
密立根油滴实验复习题
密立根油滴实验复习题密立根油滴实验复习题密立根油滴实验是物理学中一项重要的实验，由美国科学家罗伯特·安德鲁斯·密立根于1909年首次进行。
这个实验的目的是通过观察油滴的运动和受力情况，验证电荷的离散性和电子的基本电荷量。
实验装置由一个封闭的空气室和一对平行金属板构成，金属板之间的距离可以调节。
在空气室内，通过喷雾器产生微小的油滴，并使其悬浮在空气中。
然后，通过电源给金属板充电，一个带有电荷的金属板吸引或排斥油滴，从而使油滴在空气中上下运动。
为了进行实验，我们需要回答以下几个问题：1. 油滴的电荷是如何获得的？油滴的电荷是通过摩擦或电离获得的。
在实验开始前，油滴会受到紫外线的照射，这会使油滴中的分子电离，并带有正电荷或负电荷。
通过控制紫外线的强度，可以使油滴带有不同的电荷。
2. 为什么油滴会在金属板之间运动？金属板之间形成了一个电场，当油滴带有电荷时，它会受到电场力的作用。
根据库仑定律，电场力的大小与电荷的大小成正比，与电荷与金属板之间的距离的平方成反比。
因此，油滴会受到电场力的作用，从而在金属板之间运动。
3. 如何测量油滴的电荷量？密立根利用了油滴的运动和电场力之间的平衡关系来测量油滴的电荷量。
他通过调节金属板的电压，使得油滴在电场力和重力之间保持平衡。
根据平衡条件，可以计算出油滴所带电荷的大小。
4. 为什么密立根油滴实验验证了电荷的离散性和电子的基本电荷量？密立根的实验结果表明，油滴所带电荷的大小只能是电子的整数倍。
这意味着电荷是离散的，不存在介于两个电子电荷之间的电荷值。
此外，通过测量油滴所带电荷的大小，可以得出电子的基本电荷量。
密立根油滴实验的重要性在于它为电荷的离散性和电子的基本电荷量提供了直接的实验证据。
这个实验打破了当时流行的连续电荷理论，为后来的原子结构理论提供了重要的支持。
通过复习密立根油滴实验，我们不仅加深了对电荷离散性和电子基本电荷量的理解，还学会了如何利用实验方法来验证科学理论。
密立根油滴实验思考题 (2)
密立根油滴实验思考题
密立根油滴实验是由物理学家罗伯特·密立根于1909年发
现了电子的基本电荷量，并为量子力学的发展作出了重要
贡献。
通过实验，密立根使用了静电力和油滴的附着特性
来测量电子的电荷量。
1. 密立根油滴实验中，为什么使用油滴作为被测量物体？
油滴具有良好的稳定性和附着性，可以在电场中保持静止，并且可以通过改变电场的大小和极性来控制油滴的运动。
这使得油滴可以用作测量电场强度和电荷量的实验工具。
2. 实验中是如何测量油滴的电荷量的？
在实验中，通过观察油滴在电场中的运动，测量油滴在不
同电场下的运动速度和方向，从而推导出油滴的电荷量。
通过施加电压和改变电场的强度，可以调整电场力和重力
力之间的平衡，使油滴保持静止或匀速运动。
根据库伦定律，电场力与电荷量成正比，通过测量电场力和其他力之
间的平衡关系，可以计算出油滴的电荷量。
3. 密立根油滴实验如何证明电荷量的量子化？
密立根发现，通过调整电场的大小，使得油滴的运动速度
精确地为整数倍关系，这表明油滴的电荷量必须是离散的，而且必须是最小的单位。
这个最小单位就是电子的基本电
荷量，即电子的电荷量是量子化的。
4. 密立根油滴实验与量子力学的关系是什么？
密立根油滴实验为量子力学的发展提供了实验证据，支持
了玻尔的量子模型和德布罗意的波粒二象性说。
实验结果
表明，油滴的运动符合量子力学中的波粒二象性，既具有
粒子性又具有波动性。
这为后来的量子力学理论奠定了基础，对于理解微观世界的行为和性质具有重要意义。
密立根油滴实验中对油滴的思考
密立根油滴实验中对油滴的思考摘 要：研究了密立根油滴实验中影响油滴带电的因素与实验中油滴如何选取；关键词：密立根油滴实验；带电；温度；选取密立根油滴实验是由美国著名的实验物理学家R。
A。
Millikan 设计并完成了对基本电荷电量的测定。
实验通过对电荷数值的测定, 了解电荷的不连续性,进一步建立电荷量子化的概念,。
实验发现油滴能否带电是实验成功与否的重要因素之一,本文从理论和实验两方面分析影响油滴带电的因素,并提出相应的对策。
另一方面在该实验中, 油滴的选取是影响实验成败的另一个重要因素, 油滴的选取原则往往又令人感到困惑，本文拟就从实验中影响油滴带电的因素与实验中油滴如何选取这两个问题进行。
（一）油滴带电思考1 影响油滴带电的主要因素(1) 油的性质实验用油的选择是很关键的。
直接影响带电的油的性质有:绝缘性、粘滞性、挥发性等。
(2) 空气的湿度空气的湿度是一个影响油滴带电的很重要的因素。
正如摩擦起电时湿度越大越不易起电一样, 空气的湿度越大喷油时油滴越不容易带电。
(3) 室温的影响流体的粘滞系数与流体的性质、温度和流速有关。
一般来说,液体的粘滞系数随温度的升高而降低。
我们把喷雾器整体(包括油葫芦) 放在温度可调的恒温室中,使实验所用的油葫芦可以处于10 ℃～50 ℃的温度范围中, 油滴带电的几率随温度的升高总的趋势在降低,说明对于同一种实验用油,油滴带电几率与粘滞系数的变化趋向是一致的。
油滴带电几率随温度的变化关系：夏天,气温上升导致实验用油粘滞系数降低,这是油滴不易带电的原因之一；另外,温度对空气的湿度也有很大的影响,随着温度的升高空气的湿度显著增大, 在这种条件下,影响密立根油滴实验成功的关键因素就是油滴能否带电。
2 提高油滴带电几率的对策(1) 合理选择用油 密立根油滴实验中对油的选择原则是: ①油要纯净。
实验时视场中的油滴要被照明系统照亮才能清晰可见,其中一个关键的因素就是油滴成分的均匀性,直接影响到了对照射光的反射效率,油越纯它的反光性能越好,这样油滴的轮廓才越清晰。
大学物理实验 部分思考题答案
实验八用拉脱发测定液体的表面张力系数1.对公式, 是要在水面与金属表面的接触角趋于0时满足的, 即在金属框恰好脱离液体前。
公式中的重力是金属框和它所粘附的液体的总重量, 但在公式中我们忽略了水对框架的浮力和水膜的重量。
2.“三线对齐”是因为朱利秤的下端是固定的，上端为自由端，因而我们在用朱利秤测量弹簧的伸长时也要固定弹簧的下端，这样才能在朱利秤上读到弹簧的伸长量。
“三线对齐”中的三线是指小镜子上的水平线和玻璃罐上的水平线以及玻璃罐上的水平线在小镜子里成的像。
实验十牛顿环干涉现象的研究和测量思考题1.牛顿环实验中, 假如平玻璃板上有微小的凸起, 则凸起处空气薄膜厚度变小, 这时的牛顿环是局部外凸的, 因为在平玻璃板上的突起位置的空气薄膜厚度变小, 此点的光程差也就变小, 那么此级暗条纹的光程差都要比该点的大, 因而该级暗条纹就会饶向外面一级的位置, 这时表现出此暗条纹就要外凸。
2.用白光照射时，我们是可以看到牛顿环干涉条纹的，而且是以赤橙黄绿蓝靛紫这样的顺序依次排列，只是在偏离中心位置越远，条纹级数之间会重叠越厉害。
实验十二迈克耳逊干涉仪数据处理参见P19的内容。
思考题1. 图形见书P115。
2.所以条纹变密。
实验十三超声波在空气中传播速度的测定数据处理中相对误差的有效位数参见P19的内容。
思考题1.因为在测量过程中, 我们要想在两个换能器之间形成驻波, 就一定要求S1发出的波和经S2发射的波是同频率, 同振幅, 而且是传播方向相反并在一条直线上, 这就要求两个换能器的发射面要保持相互平行。
2.略。
3.用“逐差法”处理数据是为了更充分地，最大限度地利用所测得的数据，保持多次测量的优点，减少测量误差。
实验十四密立根油滴实验数据处理表格1中最后要求的量是表格中的量求了平均以后的值, 比如量中的应该是对表格中的求5次测量的平均值。
而这其中的相对误差的表示参见P19。
思考题1.选择平衡点压在250V左右, 新仪器在12s-24s时间内匀速下降1.6mm的油滴（旧仪器在15s-30s时间内匀速下降2mm的油滴）的原因是在这个范围内的油滴体积不大, 带的电量也不是很多, 因而在下降时的速度不是很快, 下降的时间就比较容易测准确, 而且这样的油滴也不是很小, 不会因为太小而作布朗运动。
密立根油滴实验
量）
系统误差（systematic error） – 电压的测量精度，计时器的精度…
33
六、结论和讨论 CONCLUSION AND DISCUSSIONS
本实验结果表明了（shows）油滴所带电量是量子化的，基本电荷 的测量值为(例)：e=（1.59±0.09）×10-19C Millkan以后的实验（Johnson‘s shot noise experiment ）与该实 验的量级一致。至于基本电荷值是 还是看起来(appears) 是该值，至今仍旧是一个哲学问题，还没有足够的证据完全确定[4] 。 随着粒子物理学的发展，的确发现了比基本电荷小的电荷(Quarks ) ，仅有基本电荷的1/3，但“通常”（Normal）情况下，总是以三个 一组的情形出现[3]。因此，对于我们“普通”物理实验课程来说， 实验中观察到的值，就是基本电荷值。
来源[4]/~muchomas/8.04/Lecs/lec_Millikan/node8.html
34
七、思考题 FURTHER STUDY
描述另外一种与密立根方法不同的测量电子电荷的方法 Describe another completely independent method for determining the value of the electron charge.
14
密立根油滴实验-仪器和论文
观察者 小
From Millikan’s first paper Reproduced in Holton, 1978
15
李耀邦--密立根方法实验中国第一人
李耀邦（1884-1940），广东番禺人。 中国第一个物理学博士学位获得者，密立根的学生 博士论文题目是《以密立根的方法利用固体球粒测定ｅ 值》，研究的问题：
密立根实验书课后思考题
实验书课后思考题：
1.如何判断油滴处于匀速运动状态？
答：可以用秒表记录油滴经过每个格子的时间，若大致相等，即为匀速运动。
2.如何选择合适的油滴进行测量？
答：将电压调制160v以上，选择体积适中，上升较慢的且明亮的油滴，油滴在一个格子中大约2s，而且每个油滴尽量选择低于5个基本量e的油滴
3.判断在实验过程中，油滴是否有倾斜方向运动？分析其原因并提出解决办法？
答：原因一：仪器未调水平状态
解决方法：调整仪器底部的旋钮，通过水准仪将实验平台调平衡。
原因二：油雾是从油管中喷进电场的，喷射形成空气局部涡旋，造成横向有运动
解决方法：这种倾斜运动横向无动力，时间长后就会趋于静止。
原因三：CCD像头（屏幕上格子）没有正确摆放
解决方法：看不加电场时油滴是否严格沿着屏幕格子上的竖线运动，把CCD转正，或在显示屏幕上重新画格子
4.在实验中是否能测量出分数电荷？为什么？
答：不可以，应为此实验是测量各大带电油滴的最大公约数，即测量的电荷为最小的电荷基本单元，无法测量分数电荷。
密立根油滴实验思考题 (2)
密立根油滴实验思考题引言密立根油滴实验是物理学中一项非常重要的实验，由美国物理学家罗伯特·密立根于1909年首次进行并发表。
这个实验通过在电场中观察悬浮的油滴，验证了电荷的量子化概念，并为后来的量子力学理论的发展做出了重要贡献。
本文旨在探讨密立根油滴实验的背景、原理、实验步骤以及实验结果的思考题。
密立根油滴实验的背景在19世纪末，电磁学已经取得了显著的进展，电荷和电场的概念已经被提出并广泛研究。
然而，物理学家们对电荷的本质和性质仍存在许多疑问。
罗伯特·密立根的实验正是为了回答这些问题而进行的。
密立根油滴实验的原理密立根油滴实验基于油滴在电场中的行为。
实验中，一个小的油滴被喷射到充满空气的封闭容器中，油滴会在重力的作用下从上方自由下落。
然后，通过一个细的针尖向容器中释放电荷，使得油滴带上正或负的电荷。
在经过一定的时间后，油滴最终会达到一个稳定的状态，悬浮在空气中，并受到电场的作用。
根据电场的作用力公式 F = Eq，其中 F 表示电场力，E 表示电场强度，q 表示油滴带上的电荷量。
通过测量油滴下降速度的变化，可以求得油滴带上的电荷量。
密立根油滴实验的步骤1.准备实验装置：将油滴喷射器和电荷释放器安装在封闭容器内，确保容器内的环境干净。
2.准备油滴：通过喷射器将小的油滴喷射到容器中，注意使其悬浮在空气中并不受干扰。
3.加入电荷：使用电荷释放器，向容器中释放正或负的电荷，使油滴带上电荷。
4.观察油滴行为：使用显微镜观察油滴的下降行为，注意测量下降速度的变化。
5.计算电荷量：通过下降速度的变化，使用电场力公式计算油滴所带电荷的量。
密立根油滴实验思考题1.实验中油滴在电场中受到的力为什么与油滴的电荷正负无关？在密立根油滴实验中，油滴带上了电荷后会受到电场力的作用，使其向上或向下运动。
这个电场力与油滴的电荷正负无关是因为电场力的大小与电荷的量正相关，但与电荷的正负无关。
电场力的公式为 F = Eq，其中 F 表示电场力，E 表示电场强度，q 表示电荷量。
密立根油滴实验
密立根油滴实验
北京工业大学 段苹
内容介绍
背景介绍 实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 数据处理要求 注意事项 思考题
一、背景介绍
美 国 物 理 学 家 密 立 根 在 1909 年—1917年所做的测量微小油 滴上带所电荷的工作（即油滴 实验），在全世界享负盛名， 堪称物理实验的典范。 Millikan在这 一 实验 工 作中 花 费了近10年的心血，而取得了 有重大意义的研究成果。 正是由于这一实验成就，他荣 获了1923年诺贝尔物理奖。
四、实验仪器
OM98CCD 密立根油滴仪
五、实验内容和步骤
1. 调整仪器
调仪器底部左右两只调平螺丝，使水准泡指示 水平，这时平行极板处于水平位置。先预热十 分钟，利用预热时间，调节分化板刻线清晰。
将油从油雾室的喷雾口喷入（喷一次即可）， 微调测量显微镜的调焦手轮，这时视场中出现 大量清晰的油滴，如夜空繁星。
3. 用平衡法测量
将已调平衡的油滴用 K2控制移到“起跑”线上，
按压K3，让计时器停止计时，然后将K2拨向“0V”， 油滴开始匀速下降的同时，计时器开始计时，当油 滴到“终点”时迅速将K2拨至“平衡”，油滴立即 停止，计时也立即停止。
重复上述过程6次，分别记录平衡电压和匀速下降
时间tg。
选择3颗油滴分别测6次,得q1,
密立根（R. A. Millikan）
密立根油滴实验的成就: (1)证明电荷的不连续性，所有电荷都是基本电荷 e的整数倍（电荷的量子化）。 (2)测量并得到了基本电荷即为电子电荷，其值为 e=1.6010-19库仑。现公认e是基本电荷，对其值的 测量测量精度不断提高，目前给出的最好结果为： e=(1.602177310.00000049)10-19库仑。 八十多年过去了，物理学发生了根本变化， 而这个实验又重新站到了实验物理的前列。近 年来，根据这一实验的设计思想改进的用磁漂 浮方法测量分数电荷的实验，使古老的实验又 焕发青春，说明Millikan油滴实验富有巨大的生 命力。
密立根油滴实验
6aVg mg
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（30－2）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Ve，则有
6aVe qE mg
q2，……，qm，由于电荷的量子化特性，应有 qi nie ，此为一直线方程，n为
自变量，q为因变量，e为斜率。因此m为油滴对应的数据在n~q坐标系中将在同 一条过原点的直线上，若找到满足这一关系的直线，就可用斜率求得e值。将e的 实验值与公认值比较，求相对误差。（公认值库仑） 【注意事项】
1．喷雾器内的油不可装得太满，否则会喷出很多“油”而不是“油雾”，堵塞 上电极的落油孔。每次实验完毕应及时揩擦及油雾室内的积油！ 2．喷雾时喷雾器应竖拿喷雾器，玻璃口对准油雾室的喷雾口，轻轻喷入少许油 即可。切勿将喷雾器插入油雾室，甚至将油倒出来。更不该将油雾室拿掉后对准 上电极落油小孔喷油。否则会将落油孔堵塞。 3．水平仪一定要水平，否则油滴的横向漂移很厉害。
数字秒表
功能键
电极板极性 调节按钮
电源开关 秒表清零键
升降电压调节旋钮
平衡电压调节旋钮
【数据处理】
对某颗油滴重复5~10次测量，选择10~20颗油滴，求得电子电荷的平均
值e。在每次测量时都要检查和调整平衡电压，以减小偶然误差和因为
密立根油滴课后思考题
密立根油滴课后思考题一、选择题1、在密立根油滴实验前，需要实验装置进行水平调节操作吗？A、需要B、不需要2、在密立根油滴实验时，任意一个油滴都可以被作为实验测量对象吗？A、是B、不是3、在密立根油滴实验中，主要验证电荷的（）A 颗粒性B 连续性C 带电性4、以下说法正确的是：（）A、在实验过程中寻找的电荷平衡电压为0-400之间的任意值B、本次实验所采用的方法是动态（非平衡）法测油滴电荷C、我们将实验测量和计算得到的一组油滴带电量数据除以公认值e，得到各油滴的带电量子数（一般为非整数），再对这些四舍五入取整，作为各油滴的带电量子数n5、密立根油滴实验中，基本电荷e的.计算，应对实验测得的各油滴电荷q求（）A、算术平均值B、最小公倍数C、最小整数D、最大公约数二、填空题1、在进行密立根油滴实验时，选择一个合适油滴的电压标准是 V 到 V。
2、在进行密立根油滴实验时，选择一个合适油滴的试测时间范围是 S到 S。
3、密立根油滴实验中，主要需要测___________和 ___________这两个物理量。
三、简答题1、为什么实验前要先调水平？2、什么样的油滴是合适的？参考答案：一、选择题1、在密立根油滴实验前，需要实验装置进行水平调节操作吗？A、需要B、不需要答案：A2、在密立根油滴实验时，任意一个油滴都可以被作为实验测量对象吗？A、是B、不是答案：B3、在密立根油滴实验中，主要验证电荷的（A）A 颗粒性B 连续性C 带电性4、以下说法正确的是：（C）A、在实验过程中寻找的电荷平衡电压为0-400之间的任意值B、本次实验所采用的方法是动态（非平衡）法测油滴电荷C、我们将实验测量和计算得到的一组油滴带电量数据除以公认值e，得到各油滴的带电量子数（一般为非整数），再对这些四舍五入取整，作为各油滴的带电量子数n5、密立根油滴实验中，基本电荷e的计算，应对实验测得的各油滴电荷q求（ D ）A、算术平均值B、最小公倍数C、最小整数D、最大公约数二、填空题1、在进行密立根油滴实验时，选择一个合适油滴的电压标准是200 V到 300 V。
密立根油滴实验常见的问题及处理方法
密立根油滴实验常见的问题及处理方法摘要：密立根油滴实验是近代物理的基本实验之一,通过对电荷数值的测定,可使我们进一步了解电荷的不连续特性进一步建立电荷量子化的概念,培养学生良好的分析问题和解决问题的能力.。
密立根油滴实验运用了光学、电学、流体力学的基本原理和实验技术,仪器结构比较精密、复杂,在实验过程中常发生各种各样的问题,如油滴照明系统的故障、显微镜视场中看不到油滴、油滴漂移或油滴难以控制等。
笔者结合亲身实验经历,谈谈出现这些问题的原因及处理方法。
关键字：密立根油滴实验油雾漂移平衡电压1.视场中看不到油滴.其原因有喷雾器发生故障,油雾开关未打开或油雾孔堵塞时,所以在视场中便看不到油滴。
(1)喷雾器使用一段时间后,常会发生压气球阀门漏气、吸油管或喷气管断裂等故障,致使喷雾器不能很顺利地喷出油雾,这时应修理或更换喷雾器。
(2)由于仪器的喷雾口与油雾开关距离较近,做实验时一不小心就会碰到油雾开关,使油雾开关关闭,因此在喷油时一定要检查油雾开关是否打开。
(3)喷雾时若操作不当,就会堵塞油雾孔。
喷雾时,喷雾器应竖拿,食指阻住出气孔,把喷雾器对准油雾室的喷气口,轻轻喷入少许油即可。
切勿将喷雾器插入油雾室,否则喷雾器中的油会滴入油雾室;更不能将油雾室拿掉,对准上电极板的落油小孔喷油,这样会弄脏油滴盒,堵塞落油小孔。
喷洒太多油滴也会造成落油小孔阻塞。
出现这种情况后,应取下上电极板(取上电极板时应把升降电压和平衡电压的开关放在“0”位) ,用酒精棉球把油雾孔两边的油雾擦去,再对着落油小孔吹两下，对光看小孔透不透光,以防有油膜阻塞落油小孔。
2.油滴漂移.视场中的油滴若发生快速漂移,将使实验无法进行,油滴漂移的原因主要有以下几点:(1)微粒的布朗运动,漂移速度和范围一般较小,不影响实验。
(2)仪器没有调水平,使电极板倾斜,或仪器已调水平而上电极板没有放水平,会使油滴所受电场力和重力不在一条直线上,而使得油滴前后左右移动,应检查一下水准仪是否调平。
密立根油滴实验思考题 (5)
密立根油滴实验思考题引言密立根油滴实验是由罗伯特·密立根于1909年发明的一种精确测量元电荷的方法。
通过在弥漫的精细油雾中放置带电物体，并观察油滴受到电场力的运动情况，可以间接测量出油滴所带电荷的大小。
本文将针对密立根油滴实验的原理和应用进行思考和探讨，并回答以下问题：1.密立根油滴实验是如何测量元电荷的？2.为什么要使用精细的油雾？3.密立根油滴实验的局限性是什么？4.密立根油滴实验在现代科学中的应用有哪些？密立根油滴实验的测量原理密立根油滴实验中，首先在一个闭合的容器中产生精细的油雾。
然后，通过入口引入一个带电物体，使其带正电或负电荷。
电场极板通过电源与容器相连，通过调整电场的强度和方向，观察油滴在电场中所受到的电场力。
在实际观察过程中，通过改变电场的强度，可以调整电场力与油滴重力之间的平衡，从而使油滴悬浮在电场中，运动变得微弱而稳定。
然后，利用显微镜对油滴进行观察，并记录下油滴的运动情况。
根据运动方向和速度变化，可以计算出油滴所承受的电场力的大小。
这样，根据测得的电场力以及已知的电场强度，可以利用库仑定律计算出油滴所带电荷粒子的大小。
使用精细的油雾的原因为什么在密立根油滴实验中需要产生精细的油雾呢？首先，利用悬浮的油滴可以方便观察其运动情况，因为油滴越小，所受到的空气阻力越小，运动变得更加稳定。
其次，通过观察在电场中的油滴运动，可以推算出油滴带电荷的大小。
若油滴较大，电场力会导致油滴速度较快，这就会造成观察上的困难，因为人眼难以准确判断油滴运动的方向和速度。
而精细的油雾可以产生较小的油滴，使实验数据更加精确和稳定。
密立根油滴实验的局限性密立根油滴实验虽然是一种精确测量元电荷的方法，但仍然存在局限性。
首先，实验过程需要使用显微镜进行细致观察，需要专业的实验技术和设备，对操作者的要求较高。
其次，实验过程中可能会受到环境因素的干扰，如空气湿度、温度等。
这些因素的变化可能会对油滴的运动轨迹造成影响，进而影响测量结果的准确性。
密立根油滴实验报告思考题
密立根油滴实验报告思考题密立根油滴实验是物理学界的一项重大贡献，它不仅揭示了电荷的本质，而且在量子力学的发展中也发挥了重要作用。
在进行实验的过程中，我们需要用到实验室中常见的仪器以及一定的科学知识，同时我们也需要从实验中总结出一些思考题，来辅助我们更好地理解这个实验和它背后的知识。
1. 实验中使用的物理量是什么？密立根油滴实验是利用电荷在电场中受力的原理来测量电荷的，因此，在实验中使用到的物理量就是电荷和电场的大小。
2. 如何计算出电荷的大小？在实验中，当油滴处于电场中时，由于重力和电场力的作用，油滴会向下运动。
通过调节电场的大小和方向，我们可以让油滴达到平衡，即重力和电场的力相等，这时可以利用平衡条件来计算电荷的大小。
3. 实验误差是如何产生的？实验误差主要包括两种情况：装置误差和测量误差。
装置误差：在实验中，我们使用的仪器和设备都不是完美的，会存在一定的误差，比如油滴的密度、电场的均匀性等。
测量误差：在读取实验数据的过程中，我们需要用到一些测量工具，如游标卡尺、电压表等，而这些工具也会存在一定的误差。
4. 为什么会有负电荷的存在？在实验中，我们观察到了油滴带有负电荷，这是因为在空气中，不仅有氧分子，而且也有电子，当电子碰撞到油滴的上部时，就会将部分电荷传递给它，从而使油滴带有负电荷。
5. 密立根油滴实验对现代物理学有何贡献？密立根油滴实验揭示了电荷的本质，为后来的量子力学研究提供了重要的基础。
同时，实验结果证明了电荷只可能取离散值，而非连续值，为量子力学的发展奠定了基础。
总之，密立根油滴实验是一个经典的物理实验，通过对实验结果的精细分析，我们可以更好地理解电荷和电场之间的相互作用，并在此基础上进一步推动物理学的研究。
密立根油滴实验中常见问题分析
差 偏 大 的原 因主 要有 ： １ ． 本实 验的测量 原理原理 式是一 近似公式 ， 测 量 本 身 存 在着理论误差 。 ２ ． 平 衡 电压 Ｕ的测 量 存 在 误 差 。在 调 节 油 滴 平 衡 时 ， 是 用 肉 眼 观察 油 滴 是 否 处 于 静 止 状 态 的 ，动 与 不 动 都 是 相 对 于 观 测 者来 说 的 ． 观察 角度 、 观 测 时 间等 其 他 一 些 主 观 因素 都 会 对 测 量值 产 生 一 定 的影 响 。另 外 油 滴 的布 朗运 动 对 平 衡 电压 的 调 节也 产 生 一 定 影 响 。 为 减 小 以 上 各 因素 引起 的误 差 ， 应 在 实 验 中将 油滴 置 于 分 划 板 某 一 横 线 上 仔 细 调 节 平 衡 电压 ，并 有
０ ６ ６ ０ ０ ４ ）
（ 东 北 大学 秦 皇 岛分 校 ， 河北 秦 皇 岛 摘 要： 本 文 分析 了密 立 根 油 滴 实验 中影 响 实验 过 程 或 结 果 的 几 个 经常 出现 的 问题 ， 并提 出了相 应 的 处理 方 法 。 关 键 词 ：密立 根 油 滴 常见 问题 处理 方 法 密 立 根 油 滴 实 验 是 近 代 物 理 中一 个 具 有 代 表 性 的实 验 ， 其设 计 思 想 、 实 验方 法 堪 称 物 理学 的典 范 ． 虽然 过 去 了一 百 多
密立根油滴实验设计巧妙原理清晰极富启发性是一个值得我们深入学习和研究的经典实验在实验中应要求学生耐心细致善于观察注意指导学生克服一些不利因素遇到问题认真分析原因并找到解决的方法提高学生分析问题解决问题的能力取得满意的实验效果
密 立 根 油 滴 实 验 中 常 见 问源自题 分 析 穆松 梅 刘 扬
度、 观测角度 ． 起 始 与 终 点 的确 定 等 因素 都 会 对 时 间 的测 量 产 生影响。 测时间时， 要 注 意手 、 脑、 眼配 合 好 ， 反应快 ， 眼 睛尽 量 平视分划板。 ４ ． 选择 油滴 不 合 适 引 起 误 差 。 实 验 中 选 择 适 合 测 量 的油 滴 很 重 要 。 一般 应 选 择 平 衡 电压 在 ２ ０ ０ 伏～ ４ ０ ０ 伏之间 、 匀 速 下 落２ 毫米 所 用 时 间 在２ ０ 秒左右的油滴进行测量 ， 这 样 的 油滴 质 量、 带 电量 都 比较 合 适 ， 通 常 油 滴 带 几个 电荷 。 如 果选 择 太 大 的油 滴 （ 一 般 带 电量 也 比较 多 ） ， 就 会 下 落 比较 快 ， 不 容 易测 准 时间 ； 如果 油 滴 太 小 ， 就会 比较 暗 ， 不容易跟踪 ， 同 时 布 朗运 动 会 比较 明 显 ， 也 不 适 合 测量 。 ５ ． 选择 油滴 少 ， 测 量 次 数 少 引 起 误 差 。在 密 立 根 油 滴实 验 中 ．基 本 电荷 电 量 一 般 是 用 求 油 滴 带 电 量 的 最 小公 约 数 的方 法取得的 ， 应 为大 量 数 据 的 统计 结 果 。 所 以实 验 中应 增 加测 量 次 数 及 尽 可 能 多 地 选 择 多 个 油 滴 进 行 测 量 ．结 果 才 能 更 趋 于 准确 。 在 时 间允 许 的 情 况 下 。 应 至 少 选 择８ —１ ０ 个油滴测量 ， 每 个 油 滴 的测 量 次 数 在 ６ —１ ０ 次 。 密立 根 油 滴 实 验 设 计 巧 妙 ， 原 理清 晰． 极 富启 发 性 ． 是 一 个 值 得 我 们 深 入 学 习 和 研 究 的 经 典 实验 。 在 实 验 中应 要 求 学 生 耐 心 、 细致 ， 善 于 观察 ， 注 意 指 导 学 生克 服一 些 不 利 因 素 ．遇 到 问 题 认 真 分 析 原 因 并 找 到 解 决 的 方法， 提 高学生分析问题 、 解 决 问题 的 能 力 ， 取 得 满 意 的 实 验
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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。