密立根油滴实验数据处理
密立根油滴实验数据处理
一、静态法测量
静态法油滴1
第1粒油滴数据
电压(v)
下落时间(s)
电荷q
电子数n
e值
误差
第1次测量数据
214
6
%
第2次测量数据
214
6
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第3次测量数据
214
6
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第4次测量数据
214
6
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第5次测量数据
214
6
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第6次测量数据
214
6
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第7次测量数据
214
6
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第1粒油滴结果
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6
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静态法油滴2
第2粒油滴数据
电压(v)
下落时间(s)
电荷q
电子数n
e值
误差
第1次测量数据
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第2次测量数据
131
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第3次测量数据
131
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第4次测量数据
131
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第5次测量数据
131
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第6次测量数据
131
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第7次测量数据
131
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第2粒油滴结果
131
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静态法油滴3
第3粒油滴数据
电压(v)
201
13
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第2次测量数据
201
13
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第3次测量数据
201
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第4次测量数据
201
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第5次测量数据
201
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第6次测量数据
密立根油滴实验的探究性数据处理方案
参考文献
【ｌ】Ｍｉｌｌｉｋａｎ Ｒ丸Ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ柚ｄ ｎ”Ｌｉｇｈｔ—Ｑ∞Ⅱ组ｆｒｏｍ ｌｈｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｍｔ ｏｆⅥｅｗ（Ｎｏｂｌｅ Ｌｅｃａｕｔ）［Ｒ］．１９２４ 【２ｌ钱锋。潘人培．大学物理实验（修订版）口哪．北京・高等教育出版社．２００５．２４１～２４６ ｐｌ丁红星。戴丽莉．密立根油滴实验数据处理方法的分析与改进田．大学物理．２００５。２４（７）ｔ ４０～４３ 【４】刘海力，唐贤健，谢常清．密立根油滴实验数据处理的一种方法田．大学物理实验。２０ｌｌ。２４（６）・９３・～９５ 【５】李登峰，薛书文．密立根油滴实验教学中的几个问题唧．中国现代教育装备．２０１１．坫：７９～∞ 【６】胡永金，刘国营，罗时军等．密立报油滴实验中平衡电压与下落时间关系的研究【Ｊ】．湖北汽车工业学院学报，２００８。２２（３）ｔ ４６～４８ 【７】陆佩．影响密立根油滴实验的因素分析田．实验科学与技术．２００７，５（１）；３４～３６
２０１２年全国高等学校物理基础课程教育学术研讨会论文集
５７
密立根油滴实验的探究性数据处理方案
唐定飘１’２陈晓１工陈乾１戴玉蓉１
（１东南大学物理系，江苏南京２１１１８９） （２东南大学吴健雄学院高等理工班，江苏南京２１１１８９） 摘要本文讨论了一种基于密立根油滴实验的探究性数据处理方法．通过分析平衡电 压和下落时问的隐函数关系，并结合实验数据的具体分布推测出电荷的不连续 性．在此基础上通过拟合出二者的关系曲线计算出基本电荷的电量，从而还原 了该实验富有的研究性内涵．
６ｎａｒｌｖ＝ｍｇ （２）
最后，根据球形油滴的半径公式以及修正后的空气粘滞系数，联合方程（１）和（２），・代入相 关数据（油的密度，重力加速度，空气粘滞系数等物理量），化简得平衡电压对下落时间的函数关
密立根油滴仪示范报告数据处理部分
数据处理过程：1、基本参数记录油的密度：330.98110kg m ρ-=⨯⋅ 重力加速度：29.793secm -⋅ 空气粘滞系数：5111.8310sec kg m η---=⨯⋅⋅ 油滴下降距离：0.002m =修正常数：636.1710()8.22610b m cm H g m P a --=⨯⋅=⨯ 大气压强：76.0101325p cm H g P a == 平行板间距离：0.005d m =2、 粗略半径的计算71'9.63210a m -===⨯其他72'9.78210a m -=⨯,73'9.72810a m -=⨯,3、 粘滞系数修正511-5111371 1.8310sec' 1.68710sec8.2261011'1013259.63210kg mkg m b m P aP a P a mηη-------⨯⋅⋅===⨯⋅⋅⨯++⨯⨯其他-5112' 1.68910seckg mη--=⨯⋅⋅，-5113' 1.68910seckg mη--=⨯⋅⋅，4、 各次油滴电荷的电量计算3233''2219111110.0050.002 6.3561018.5250(1)g g ld l dm m q C b V t V t P a ηηη-⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎡⎤⨯====⨯⎥⎥⎥⎥⎦⎦⎥+⎦ 其他192 6.58510q C -=⨯，192 6.47210q C -=⨯，5、 用倒算法计算各次电荷数以及基本电荷量（有能力的同学可以用作图法、最大公约数法） 倒算法即已知基本电荷数190 1.6010e -=⨯来验证，电荷的量子性电荷数：[]1911190 6.356101.6010q C n e --⎡⎤⎡⎤⨯==⎢⎥⎢⎥⨯⎣⎦⎣⎦取最近整数取最近整数取最近整数＝ 3.97＝4 基本电荷量：19191116.356101.589104q Ce C n --⨯===⨯其他19224, 1.64610n e C -=⨯＝；19334, 1.61810n e C -=⨯＝；19446, 1.69310n e C -=⨯＝；6、 求出基本电荷最佳值191.6710()iee C N-==⨯∑190.0410()e C -∆==⨯结果为：19(1.670.04)10e C -=±⨯； 2.3%e e E e∆==结果分析：（1） 与标准值的比较001.67 1.604%1.60e e E e --===，而仪器的电压精度，时间精度为1%与结果误差是同等级的，所以实验结果是比较理想的。
密立根油滴实验报告
近代物理实验报告密立根油滴实验学院数理与信息工程学院班级物理姓名学号时间 2013年12月9日密立根油滴实验【摘要】本实验我们根据密立根油滴实验原理，引进了CCD摄像技术，从监视器q上观察油滴运动，测定了油滴带电量，并运用差值法处理了相应数据，得出了元电荷e的值，验证了电荷的量子性，同时也了解了密立根巧妙的设计思想，进一步提高了实验技能。
【关键词】油滴；平衡态；非平衡态；电荷大小【引言】1917年密立根设计并完成了密立根油滴实验，其重要意义在于它直接地显e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，即电子所带电量。
这一成就大大促进了人们对电和物质结构的研究和认识。
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创造性的。
由于上述工作，密立根获得了1923年度诺贝尔物理学奖。
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，例如，科学界用类似的方法测定出基本粒子——夸克的电量。
【实验方案】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：(1)dVqqE mg ==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后，阻力与重力mg 平衡，如图 2 所示（空气浮力忽略不计），g νr f 油滴将匀速下降。
此时有：(2)mg v a f g r ==ηπ6其中是空气的粘滞系数，是油滴的半径。
经过变换及修正，可得斯托ηa 克斯定律：(3)pab v a f gr +=16ηπ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。
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。
大学物理实验数据处理_9密立根油滴ok
量值数值测量值平均值(N)1.0000.0345测量值平均值(N)置信因子C=1的不确定度 (σ1)0.1170.00045C=1的不确定度 (σ1)不确定度的有效位数(Wσ)2=1或2度的有效位数(Wσ)置信因子( C )1=1或2或3置信因子( C )单位(unit)×10^-19C字母单位(unit)置信度(P)0.683说明：在蓝匡内引入“=R[5]C[7]”，置信度(P)置信因子C 对应的不确定度 (σ)0.117109置信因子C 对应的不确定度 (σ)不确定度指数值=最小指数(n)-2不确定度指数值=最小指数(n)测量值指数值0测量值指数值最小指数下测量平均值(N')100最小指数下测量平均值(N')最小指数下不确定度 (σ')12最小指数下不确定度 (σ')常规表示指数(n")0常规表示指数(n")常规表示指数下测量平均值(N")1常规表示指数下测量平均值(N")常规表示指数下不确定度 (σ")0.12常规表示指数下不确定度 (σ")n=R'=表示结果((N"±σ")x10^n")(1.00±0.12)×10^-19C常规表示结果((N"±σ")x10^n")Sigma'=2.42.52.62.72.80.8130.7270.7570.9041.038n=#REF!R'=#REF!Sigma'=#REF!。
密立根油滴实验数据处理
134
17
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第2次测量数据
134
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第3次测量数据
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第4次测量数据
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第5次测量数据
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第6次测量数据
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第7次测量数据
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第4粒油滴结果
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静态法油滴5
第5粒油滴数据
电压(v)
下落时间(s)
电荷q
电子数n
e值
误差
第1次测量数据
201
第2粒油滴
平衡电压(v)
上升电压(V)
下落时间tg(s)
上升时间te(s)
电荷q
电子数n
e值
第1次
201
375
13
第2次
201
375
13
第3次
201
375
12
第4次
201
375
12
第5次
201
375
12
第6次
201
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13
第7次
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第2粒油滴结果
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测量结果为： 与标准结果误差为：%
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第2次测量数据
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第3次测量数据
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第6次测量数据
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密立根油滴实验总结
密立根油滴实验总结
密立根油滴实验总结
密立根油滴实验是一种探究物体在失重作用下的运动特性和失
重现象的实验，也可以用来测量物体的质量。
它的原理是根据物体受到的重力加速度和空气阻力加速度的大小来确定物体的运动轨迹，从而计算其质量。
一、实验目的
1、探究物体在失重作用下的运动特性。
2、测量物体的质量。
二、实验原理
密立根油滴实验是根据物体受到的重力加速度和空气阻力加速
度的大小来确定物体的运动轨迹，从而计算其质量。
三、实验设备
1、油滴实验装置：由弹簧、梁、地球仪、液滴管、电路组成，可以用来测量物体的质量。
2、电子天平：用于称重物体，以便算出物体的质量。
四、实验步骤
1、准备实验所需设备：油滴实验装置、电子天平、油滴管。
2、调整油滴实验装置：把液滴管放在油滴实验装置上，用电子天平称重物体，记下物体的质量，并设置地球仪，使其角度正确。
3、进行实验：将物体放入液滴管中，并调整弹簧，使液滴管处于平衡状态，观察物体在失重作用下的运动轨迹，并记录实验数据。
4、实验结果处理：根据实验数据，利用密立根油滴实验公式计算物体的质量，并将其与电子天平测量的质量进行比较，以验证实验结果是否正确。
五、实验注意事项
1、实验前要熟练掌握实验原理，并将设备调整正确。
2、实验时应关注实验过程中的细节，如液滴管是否平衡，物体的运动轨迹等，以便得到准确的实验结果。
3、实验结束后应对数据进行处理，并将实验结果与电子天平测量的质量进行比较，以验证实验结果的准确性。
密立根油滴实验数据处理
密立根油滴实验数据处理密立根油滴实验数据处理罗泽海摘要：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。
其中主要讲解了MOD-8型密立根油滴实验仪的使用及其实验实验事项、密立根油滴实验的基本原理，重点介绍密立根油滴实验平衡测量的数据处理，实验数据处理过程由的数值计算和图形绘制来实现，通过运用microsoft excel图表对数据处理，计算出电荷e的实验值幷与理论值进行比较，作出实验误差小结个人预见。
关键词：油滴实验数据处理个人预见Dense grain root oil drops experimental data processingLuozehaiAbstract: This paper discusses the physics experiment Millikan oil drop experiment data proce-ssing. Mainly explained MOD-8 type Millikan oil drop experiment and the experiment using the experimental instrument matters, Millikan oil drop experiment of the basic principles, focusing on balance Millikan oil drop experiment measurement data processing, data processing process from the numerical computation and graphics rendering to achieve, through the use of microsoft excel chart of data processing to calculate the charge e of the experimental data are compared with thetheoretical value Bing, individuals predicted to experimental error summary.Key words：Oil Drop Experiment；Data Processing;Individual predicted目录第1章绪论电荷有两个基本特征：一是遵循守恒定律；二是具有量子性。
密里根油滴实验
氩原子的第一激发电位即是斜率，V氩=U1=a(1)=，U1的绝对误差为，U1的相对误差为，相关系数为r1 =，r的值接近1，说明a(1)的值可用。
2、取表2中峰值VG2=、、、、、，以分立的间隔数点n=x1=(1、2、3、4、5、6)，进行最小二乘拟合，VG2-n拟合直线如下：
图3
氩原子的第一激发电位即是斜率，V氩=U2=a(1)=，U2的绝对误差为，U1的相对误差为，相关系数为r1 =，r的值接近1，说明a(1)的值可用。
2、验证爱因斯坦方程，并由此求出普兰克常量h。
二、实验原理：
当无光照射阴极时，由于阳极A和阴极K是断路，电流计中无电流流过。当有光线照射到阴极K上时，阴极逸出电子形成光电流，光电效应的基本事实是：
1、光电流与入射光强成正比
加在光电管两端的加速电压U越大，光电流i也越大，可做出光电流i与加速电位差U变化关系的伏安特性曲线。但当电位差增大到一定值后，光电流达到饱和值Im，而饱和的电流强度Im与入射光强度I成正比。当加速电位差为零时，光电流并不为零，而只有U为负值Ue时，光电流才为零。即把光电流刚好为零时的加速电位差Ue称为遏止电压。
三、实验内容及数据处理：
1、实验基本物理量：
物理量
油滴密度ρ
空气粘滞系数η
重力加速度g
修正常数b
数值
976kg/m3
*10-5kg/(m•s)
m/s2
*10-6m•cmHg
物理量
大气压强P
空气密度σ(T=30℃)
平行板间距d
匀速下降距离L (4格)
数值
76 cmHg
kg/m3
5*10-3m
1*10-3m
t1
t2
t1
t2
密立根油滴实验数据处理
密立根油滴实验数据处理罗泽海摘要：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。
其中主要讲解了MOD-8型密立根油滴实验仪的使用及其实验实验事项、密立根油滴实验的基本原理，重点介绍密立根油滴实验平衡测量的数据处理，实验数据处理过程由的数值计算和图形绘制来实现，通过运用microsoft excel图表对数据处理，计算出电荷e的实验值幷与理论值进行比较，作出实验误差小结个人预见。
关键词：油滴实验数据处理个人预见Dense grain root oil drops experimental data processingLuozehaiAbstract: This paper discusses the physics experiment Millikan oil drop experiment data proce- ssing. Mainly explained MOD-8 type Millikan oil drop experiment and the experiment using the experimental instrument matters, Millikan oil drop experiment of the basic principles, focusing on balance Millikan oil drop experiment measurement data processing, data processing process from the numerical computation and graphics rendering to achieve, through the use of microsoft excel chart of data processing to calculate the charge e of the experimental data are compared with the theoretical value Bing, individuals predicted to experimental error summary.Key words：Oil Drop Experiment；Data Processing;Individual predicted目录目录 (III)第1章绪论 (1)第2章MOD-8型密立根油滴实验仪概述 (1)2.1仪器用途、特点及其主要参数 (1)2.2仪器简介 (2)2.3仪器立体结构介绍 (3)第3章密立根油滴实验的基本原理 (4)3.1密立根油滴实验的基本原理 (4)第4章数据记录和计算 (6)4.1油滴仪的调节 (6)4.2CCD电子显示系统的安装与调整 (6)4.3静态法测量 (7)4.4平衡测量法数据解析 (7)4.5对同一油滴平衡测量法数据记录 (8)4.6对不同油滴运用平衡测量法数据记录 (11)第5章几种常用的数据处理方法 (13)5.1验证法 (13)5.2作图法 (15)5.3对作图法的改进 (16)第6章测试结果与理论分析 (18)6.1理论误差 (18)6.2测量误差 (19)6.3总结 (19)成果声明： (20)致谢： (20)主要参考文献： (21)第1章绪论电荷有两个基本特征：一是遵循守恒定律；二是具有量子性。
密立根油滴实验的探究性数据处理方案
在 重现 密立 根油 滴实 验 的探 究性 内涵方 面取得 了
较 好 的效果 。
１ 原 理 分 析
密 立根 油滴 实验 中常用静 态测 量法 进行 相关 数 据 的测量 。 首先， 通 过调 节平 衡 电压 己 ， 使带 电为
整数倍 ， 由公式（ ３ ） 可以得到如 图 １ （ ｂ ） 所示的分
密 立 根 油 滴 实 验 的探 究 性 数 据 处 理 方 案
陈 晓 ， 唐定飘 ， 陈 乾 ， 戴 玉 蓉
（ 东南大学 ， 江苏 南京 ２ １ １ １ ８ ９ ）
摘
要： 讨论 了一 种基 于密立根油滴实验 的探究性数 据处理方 法 。通过分 析平衡 电压和下 落时间
的隐函数关系 ， 并结合实验数 据的具体分布推测 出电荷 的不 连续性 。在 此基础 上通过 拟合 二者 的关 系 曲线计算出基本 电荷 的电量 ， 从 而还原 了该实验 富有 的研究性 内涵 。
立 的 曲线 分 布 。
ｑ的油滴 在进 入水 平 放置 相距 为 ｄ 的平 行极 板后 达到受 力 平衡 ， 即油 滴受 到 的 电场 力与 重力 相等 ：
Ｕ
ｍｇ — ｑ
（ １ ）
（ ａ ） 为 假设 电荷 连续 时 的 （ ｂ ） 为假 设 电荷 是某个 固定值 分 布 图像 的整数倍 时 的分布 曲线
ｔ ／ ｓ
ｔ ／ ｓ
接着 ， 为 了将 （ １ ）式 中难 以 测 量 的 油滴 质 量
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ０ — ０ ９ ＊通讯 联 系人
图１ 不同平衡 电压和下落时间下理论预测 的油滴分布 图像
密立根油滴 实验的探究性数据处理方案
２ 实验结果 与讨论
密里根油滴实验
②对波长为λ =405nm 的谱线的 U、I 测量 (距离 L=50cm;阑孔φ =17mm)： 表 3U-I 实验数据表
距离 L=50cm;阑孔 φ=17mm;λ=405nm; U/V I/(10^-11)A U/V I/(10^-11)A -3.00 -1.50 -1.12 0.70 -2.50 -1.50 -1.11 1.10 -2.00 -1.50 -1.10 1.40 -1.50 -1.50 -1.09 1.50 -1.20 -1.50 -1.00 1.51 -1.19 -1.25 -0.95 1.51 -1.18 -1.03 -0.45 1.52 -1.17 -0.75 0.00 1.52 -1.16 -0.33 1.00 1.52
qi/c
第页，共页
附：实验预习
一、实验目的： 1、测定电子的电荷值，并验证电荷的不连续性； 2、学习和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想与构思。 二、实验原理： 用喷雾器将油滴喷入两块相距为 d 的水平放置的平行板之间。 由于喷射时的摩擦， 油滴 一般带有电量 q。 当平行板间加有电压 V，产生电场 E，油滴受电场力作用。调整电压的大小，使油滴所 受的电场力与重力相等，油滴将静止地悬浮在极板中间，此时有：
大气压强 P 76 cmHg
平行板间距 d 5*10 m
2、实验数据记录： 记下一个油滴的平衡电压 U， 油滴匀速上升一段距离 l 的下落时间为 te=t1， 油滴匀速下降一 段距离 l 所需要的时间为 tg=t2 匀速上升(或下降)5 次，共测量 4 个油滴记录数据如下表： 表 1 密立根油滴实验数据(U、t)
波长为λ =436nm 的谱线时的 U-I 特性曲线： 图4
密立根油滴实验实验报告
= 0.1520(m)
其余油滴半径同理可得如下：
表 2 不同油滴的半径
油滴 1
0.1520(m)
=
油滴 2
0.1429(m)
18
[
3
2
]
√2 (1+ )
=
18×
油滴 3
0.1547(m)
[
1.83×10−5 ×0.0015
√2×981×9.8 19.46×(1+6.17×10
图 2 密立根油滴仪实物图
注意：按下联动按键，
“平衡”与“0V”按键或“计时”按键联合起来，即按下计时后测试下降时间时只
需按下“平衡”或者“0V”按键。
2
图 3 密立根油滴仪示意图
现象观察：
1.控制油滴移到起跑线（一般取第二格线上）
2.油滴静止-显示平衡电压
3.油滴下降开始计时，至终点（一般六格）停止计时，此时显示时间为 。
更合适的油滴。
8.3 对实验结果造成影响的主要因素有哪些
答：
1) 油滴带电量：油滴带电量过大无法反应电子的量子性，如果油滴带电量过小，电场对油滴的作用力将会
减小，导致油滴的运动难以受到平衡电压的控制。
2) 油滴大小：如果油滴过大，它可能会受到重力的影响而下沉太快，使得测量其运动的时间变短，从而导
致结果不准确。另外，如果油滴过小，它可能会受到空气阻力的影响而做布朗运动，这也会导致实验结
P = 0.683
{
0.033 × 10−19
= =
× 100% = 2.0%
̅ 1.611 × 10−19
七、结果陈述与总结：
7.1 结果陈述
1.本实验测得元电荷量 = (1.611 ± 0.033) × 10−19 。置信概率P = 0.683。相对误差 = 2.0%。
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密立根油滴实验数据处理罗泽海摘要：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。
其中主要讲解了MOD-8型密立根油滴实验仪的使用及其实验实验事项、密立根油滴实验的基本原理，重点介绍密立根油滴实验平衡测量的数据处理，实验数据处理过程由的数值计算和图形绘制来实现，通过运用microsoft excel图表对数据处理，计算出电荷e的实验值幷与理论值进行比较，作出实验误差小结个人预见。
关键词：油滴实验数据处理个人预见Dense grain root oil drops experimental data processingLuozehaiAbstract: This paper discusses the physics experiment Millikan oil drop experiment data proce- ssing. Mainly explained MOD-8 type Millikan oil drop experiment and the experiment using the experimental instrument matters, Millikan oil drop experiment of the basic principles, focusing on balance Millikan oil drop experiment measurement data processing, data processing process from the numerical computation and graphics rendering to achieve, through the use of microsoft excel chart of data processing to calculate the charge e of the experimental data are compared with the theoretical value Bing, individuals predicted to experimental error summary.Key words：Oil Drop Experiment；Data Processing;Individual predicted目录目录 (III)第1章绪论 (1)第2章 MOD-8型密立根油滴实验仪概述 (1)2.1仪器用途、特点及其主要参数 (1)2.2仪器简介 (2)2.3仪器立体结构介绍 (3)第3章密立根油滴实验的基本原理 (4)3.1密立根油滴实验的基本原理 (4)第4章数据记录和计算 (6)4.1油滴仪的调节 (6)4.2CCD电子显示系统的安装与调整 (6)4.3静态法测量 (7)4.4平衡测量法数据解析 (7)4.5对同一油滴平衡测量法数据记录 (8)4.6对不同油滴运用平衡测量法数据记录 (11)第5章几种常用的数据处理方法 (13)5.1验证法 (13)5.2作图法 (15)5.3对作图法的改进 (16)第6章测试结果与理论分析 (18)6.1理论误差 (18)6.2测量误差 (19)6.3总结 (19)成果声明： (20)致谢： (20)主要参考文献： (21)第1章绪论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，幷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.为了获得基本电荷量,必须求出一组油滴电量的最大公约数，但是在实验误差存在的情况下，求最大公约数是相当困难的，目前主要采用倒算法、电量统计直方图法和欧几里得算法。
第2章 MOD-8型密立根油滴实验仪概述2.1仪器用途、特点及其主要参数（一）用途：MOD-8型密立根油滴实验仪是通过带电油滴在静电场和重力场中运动的测量，验证电荷的不连续性(具有颗粒性)，幷测定基本电荷e电量的仪器。
（二）特点：MOD-8型油滴实验仪是密立根油滴实验最为先进的实验仪，具有标准一体化设计，与“组合式”油滴仪相比有无法比拟的一系列优良性能：它光、机、电设计新颖，携带方便。
（三）主要参数平均相对误差≤3％平行极板间距 5.00±0.01mm显微镜放大倍数 40X 分划刻度：分六格，每格实际值0.5mm 工作电压 DC 500V低压汞行起辉电压 1500V改变油滴带电时间≤5S连续跟踪带电油滴时间＞2hCCD显示系统分辨率 620TVL电源 AC 220V 50Hz2.2仪器简介1、油滴盒：是本仪器很重要部分,机械加工要求较高。
油滴盒防风罩前装有测量显微镜，通过绝缘环上的观察孔观察平行极板间的油滴。
图2--1 油滴盒结构图其结构见图2-1，油滴盒由两块经过精磨的平行极板组成，间距d cm。
上电极板中央有一个4.0Φmm的小孔，以供油滴落入。
整个油滴=.0500盒装在有机玻璃防风罩中，以防空气流动对油滴的影响。
防风罩上面是油雾室，油滴用喷雾器从喷雾口喷入，并经油雾孔落入油滴盒。
为了观察油滴的运动，附有发光二极管照明装置。
发光二极管发热量小，因此对油滴盒中的空气热对流小，油滴就比较稳定。
2.3仪器立体结构介绍密立根油滴仪包括油滴盒、油滴照明装置，测量显微镜、供电电源以及电子停表、喷雾器等部分组成。
MOD-4型油滴仪的外形如图2-31. 显微镜 如图2-4，显微镜是用来观察和测量油滴运动的,目镜中装有分划板，共分六格，每格相当视场中的0.050cm ，六格共0.300cm ，分划板可用来测量油滴运动的距离l ，以计算油滴运动的速度v 。
2. 电源电源共提供三种电压（1） 5V 交流电源供照明装置用 （2）500V 直流平衡电压，该电压的大小可以连续调节，数值可以从电压表上读出来。
平衡电压由标有“平衡电压”的拨动开关控制。
开关拨在中间“0”位，上下极板被短路，并接零电位。
开关拨在“＋”位置，这时能达到平衡位置的油滴带正电荷，反之油滴带负电荷。
（3）300V 直流升降电压，该电压的大小可以连续调节，可通过标有“升降电压”拨动开关叠加在平衡电压上。
由于该电压只起一个改变已达到平衡的油滴在两块极板间上下位置的作用，不需要知道它的大小，因此没有读数。
3. 计时器图2--3 目镜分划1. 油雾室 2. 油滴盒 3. 防风罩 4. 照明灯 5. 电压表 6. 平衡电压调节钮 7. 平衡电压换向开关 8. 升降电压调节钮 9. 升降电压换向开关 10. 电源开关 11. 测量显微镜图2--2 油滴仪外形计时器是一只液晶显示数字电子停表，精度为0.01s第3章 密立根油滴实验的基本原理密立根花费了近10年的心血，从而取得了具有重大意义的结果正是由于这一实验的成就，他荣获了1923年诺贝尔物理学奖金。
80多年来，物理学发生了根本的变化，而这个实验又重新站到实验物理的前列，近年来根据这一实验的设计思想改进的用磁漂浮的方法测量分立电荷的实验，使古老的实验又焕发了青春，也就更说明密立根油滴实验是富有巨大生命力的实验。
3 . 1密立根油滴实验的基本原理一质量为m 、带电量为q 的油滴处于相距为d 的二平行极板间，当平行极板未加电压时，在忽略空气浮力的情况下，油滴将受重力作用加速下降，由于空气粘滞阻力与油滴运动速度υ成正比，油滴将受到粘滞阻力作用，又因空气的悬浮和表面张力作用，油滴总是呈小球状。
根据斯托克斯定理粘滞阻力可表示为ηυπa f r 6=式中：a 为油滴半径；η 为空气的粘滞系数。
当粘滞阻力与重力平衡时，油滴将以极限速度d υ匀速下降，如图3-1所示。
于是有mg a d =ηυπ6 3.1.1 油滴喷入油雾室，因与喷咀摩擦，一般会带有n 个基本电荷，则其带电量q =n e (n =1,2,3…)，当在平行极板上加上电压U 时，带电油滴处在静电场中，受到静电场力qE 。
当静场电力与重力方向相反且使油滴加速上升时，油滴将受到向下的粘滞阻力。
随着上升速度的增图3-1 油滴受力图 图3-2 极板间油滴受力图加，粘滞阻力也增加。
一旦粘滞阻力、重力与静电力平衡时，油滴将以极限速度u υ匀速上升，如图3.2所示。
因此有 dU q qE a mg d ==+ηυπ6 3.1.2 由式3.1.1及式3.1.2可得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=d u d u u u U d mg q 3.1.3 设油滴密度为ρ，其质量为334a m ρπ= 3.1.4 由式3.1.1和3.1.4，得油滴半径2129⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=g a d ρηυ 3.1.5考虑到油滴非常小，空气已经不能看作是连续媒质，所以其粘滞系数应修正为pa b /1+='ηη 3.1.6式中a 因处于修正项中，不需要十分精确，按式3.1.5计算即可。
其中b 为修正常数，p 为空气压强。
实验中使油滴上升和下降的距离均为l ，分别测出油滴匀速上升时间u t 和下降时间d t ,则有,u u t l =υ dd t l =υ 3.1.7 将3.1.4---3.1.7式代入3.1.3式，可得21231111218⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=d d u t t t U d pa b l g q ηρπ 3.1.8 令 231218⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=pa b l g d K ηρπ 3.1.9 所以 21111⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=d d u t t t U K q （其中u t 为上升时间， d t 为下降时间，U 为平衡电压）把 3.1.9和3.1.10综合得 U d pa b t l g t U K q d d 232312181⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ηρπ 3.1.11值得说明的是，由于空气粘滞阻力的存在，油滴先经一段变速运动后再进入匀速运动。