油滴实验

9 v g a 2 g
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验
【实验原理】
对半径小到10－6m 的小球，空气的粘滞系数应作如下修正：

1 b Pa
6av g 这时斯托克斯定律应为: f r b 1 Pa
式中常数b=6.17×10-6m· cmHg，P为大气压强，这时
9 v g 1 a 2 g 1 b Pa
量出普朗克常数等项成就，荣获1923年诺 贝尔物理学奖。
Robert Andrews Millikan
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验
【实验目的】
1、了解油滴实验的方法和特点． 2、利用电视显微密立根油滴仪测量电子电荷， 验证电荷的不连续性． 3、了解CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合 器件)、图像传感器的原理与应用，学习电视
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验
【实验仪器】
2、电视显示器
显示器屏幕上的线 条是油滴仪中电极之间 的空间坐标，不同水平 线即为电极之间不同高 度位置，每两条水平线 之间的空间距离为 0.25mm，屏幕右上角分 别为测量电极之间电压 的电压表和记录油滴下 落时间的计时器。 苏州大学物理实验教学中心
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验
【实验内容】
2、初步测量
平衡电压初测：调节平衡电压使油滴 保持基本静止，观察平衡电压值，该电压 应在100V～300V之间。 下落时间初测：计时器应处于停止状 态，继续调节电压使油滴移到坐标上面的 第二条水平线上(起跑线)，将平衡开关从 中间扳向身边，此时极板上电压为零，计 时器开始计时，油滴即以匀速(经极短暂的 加速过程)向下运动。油滴运动至坐标下面 倒数第二条水平线上(终点线)时将平衡开 关回到中间，电压恢复运动前的平衡电压， 油滴停止运动，计时器停止计时，此时计 时器的记录值应在4～15秒之间。 如记录到的平衡电压和下落时间超出 规定范围，则放弃该油滴，重新寻找新的 油滴进行测量。
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验
【实验原理】
当电压V=0时，设油滴在平行极板间做匀速下降的 距离为l，时间为t，则
l vg t
d 18 l q 2 g t 1 b V Pa
3 2
上式即为静态法测油滴电荷的公式。 为了求电子电荷e，对实验测得的多个油滴的电荷q 求最大公约数，得到基元电荷值，也就是电子电荷e 。 苏州大学物理实验教学中心
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验
【实验内容】
3、正式测量
找到合适油滴后关闭油雾室开关，以免外部气流影响被 测油滴的运动。 平衡电压测量：首先调节平衡电压，使油滴保持静止， 观察一段时间油滴不再上下移动，记录此时电压即为平衡电 压。 下落时间测量：按照前页介绍方法，测出油滴从起跑线 移动到终点线（6格，1.5mm)所用时间，即下落时间。 将平衡开关推向前面，油滴向上运动，到达上面时平衡 开关回到中间，油滴停止移动，重新测量平衡电压。调节平 衡电压旋钮使油滴移到起跑线上，再次测量下落时间。对每 颗油滴反复测量5次，并测量3颗不同油滴。
【实验原理】
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，下降一段距离后，将以均 匀速度vg下降，这时重力与阻力平衡（空气浮力忽略 不计），根据斯托克斯定律：
mg f r 6av g
式中η是空气的粘滞系数， a 是油滴半径(≈ 10－6m)。
4 3 m a 3
电磁学实验
【实验仪器】
3、喷雾器及钟油
喷雾器使用时油滴出口处 对准油雾室边上的孔，用力挤 压喷雾器的橡皮气囊，通常喷 射三至四下即可找到合适的油 滴。
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验
【实验仪器】
4、喷雾器及喷雾器杯子
喷雾器使用时或闲置时必 须保持油滴出口处始终朝上, 不得横在桌上或倒置在杯中, 以防止油直接流出来。使用过 程中要轻拿轻放，避免碰碎喷 雾器。
电磁学实验
【实验仪器】
1、密立根油滴仪
极性：选择电极间电场方向，可 选“+”或“-”，实验时保持不变。 平衡：通常置于中间，扳向身边 开始计时，回到中间计时结束。 推向前面可使油滴向上运动。 联动：扳向身边，保持计时器与 平衡开关联动状态。 计时停：当不需要计时而正在计 时，可按此按钮使计时器停止， 无需清零。 平衡电压：调节此旋钮可改变电 极之间的电压。
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验
【数据记录及处理】
第一颗油滴 平衡电压 U/V 下落时间 t/S 第二颗油滴 平衡电压 U/V 下落时间 t/S 第三颗油滴 平衡电压 U/V 下落时间 t/S
1 2 3 4 5 q/C n
e/C
/C 误差: %
其中q是油滴的带电量，n是油滴带电子数量，e是电子电量。
电磁学实验
油滴实验
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验
【简介】
密立根用了七年时间研究电子电荷，
于1910年发表了油滴实验。这个实验首次 证实电荷的量子化，测定了电子电荷的正 确数值。对物理学的发展起过重要作用。 密立根油滴实验方法巧妙，物理学界将密 立根油滴实验作为实验物理的典范。密立
根由于测定了电子电荷和借助光电效应测
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验ห้องสมุดไป่ตู้
【实验内容】
1、油滴仪水平调节
调节油滴仪底座的三个支撑 螺丝，使油滴仪上水平仪的气泡 移到中心。
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验
【实验内容】
2、寻找合适油滴
调节平衡电压初始 值为200伏左右，平衡 开关置于中间。 打开油雾室开关， 使油雾室中心向下通道 畅通。 将喷雾器对准油雾 室边上的孔喷射油滴， 连喷三到四次，调节显 微镜手轮，在屏幕上找 到适当明亮并移动缓慢 的油滴。
1.60×10-19C
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验
注意事项
油滴实验
1、油滴仪通电情况下不得触及平行电极，避免发生电 击。 2、每次重复测量时都要重新测量平衡电压。 3、实验前必须调节水准泡。
4、喷雾器在喷油或存放时都应保持出油口朝上，对喷
雾器要轻拿轻放。
苏州大学物理实验教学中心
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验
【数据记录及处理】
将测出的平衡电压和下落时间输入到计算机中，用数据处 理软件进行处理，并将处理结果抄写到上页表格中。
实验条件及实验参数 钟油密度（20℃） 重力加速度 空气粘度（20℃） 空气粘度修正系数 标准大气压 油滴下降距离 平行极板间距 电子电量公认值 1cmHg =1.3×103Pa ρ g η b p l d e 981kg· m-3 9.79m· s-2 1.83×10-5kg· m-1· s-1 6.17×10-6m· cmHg 76.0cmHg 1.5×10-3m 5.00×10-3m
显微测量方法．
苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验
【实验原理】
质量m,带电量为q的油滴， 在两块加有电压V 的平行极板之 间受两个力的作用（如图）。若 调节极板间的电压V ,使两力达 到平衡，这时
d mg qE V
V mg qE q d
式中d为两极板之间的距离。 苏州大学物理实验教学中心
电磁学实验