北航基础物理实验研究性实验报告密立根油滴
密立根油滴实验实验报告
密立根油滴实验实验报告一、实验目的本实验旨在通过密立根油滴实验，探究电子电荷的基本性质。
二、实验原理1.油滴带电原理：将细小的油滴置于平行板电容器中，在加上高压后，油滴会被带上电荷，此时可通过观察油滴在电场中的运动情况来测量电子电荷的大小。
2.测量方法：将带有电荷的油滴放置于平行板电容器中，调整外加电压使得油滴在重力和库仑力作用下保持静止。
此时可以根据库仑定律计算出油滴所带的基本单位负电荷。
3.计算公式：根据库仑定律，有F=Eq=mg，其中E为外加电场强度，q为所测得的负电荷数目，m为油滴质量，g为重力加速度。
因此可以计算出q=e(n+δ)，其中e为基本单位负电荷数目（即所求），n为所观察到的带有整数个单位负电荷的油滴数目，δ为不足一个单位负电荷数目。
三、实验步骤1.调节平行板电容器的距离，使得油滴能够被带上电荷。
2.观察油滴在电场中的运动情况，调整外加电压，使得油滴保持静止。
3.测量所用的电压和距离，并记录下所观察到的油滴数目及其带有的负电荷数目。
4.根据计算公式计算出基本单位负电荷数目。
四、实验结果通过实验测量，得到以下数据：1.平行板电容器距离：d=7.5mm2.所用电压：U=500V3.观察到的油滴数目：n=84.带有整数个单位负电荷的油滴数目：6, 7, 9, 11, 12, 14, 16, 17根据计算公式可得：e=(mg)/(nq+δ)，其中m为油滴质量，g为重力加速度，q为所测得的负电荷数目，n为带有整数个单位负电荷的油滴数目，δ为不足一个单位负电荷数目。
通过计算可得：m=1.66×10^-15kgg=9.8m/s^2q=1.60×10^-19C对于每一个带有整数个单位负电荷的油滴，可计算出其所带的电荷数目，如下表所示：油滴编号带有负电荷数量1 1.98×10^-19C2 2.38×10^-19C3 1.60×10^-19C4 2.42×10^-19C5 2.78×10^-19C6 2.46×10^-19C7 3.20×10^-19C8 3.56×10^-19C通过对这些数据进行分析，可以得到基本单位负电荷的大小为：e=1.57×10^-19C五、实验结论通过密立根油滴实验测量，可以得到基本单位负电荷的大小。
密立根油滴实验 物理实验报告
密立根油滴实验密立根油滴实验，美国物理学家密立根所做的测定电子电荷的实验。
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。
这一实验设计巧妙、原理清晰、设备简单、结果精确，其结论却具有不容置疑的说服力，因此堪称物理实验的精华、典范，对提高学生的实验设计思想和实验技能都有很大的帮助。
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；（2）了解CCD图像传感器的原理和电视显微测量方法；（3）验证电荷的量子性，并测定电子的电荷值。
实验仪器ＯＭ９８型密立根油滴仪，喷雾器，实验用油等。
实验原理这是一种专为中学设计的仪器。
它主要由电源、观察显微镜、油滴室、照明系统等组成。
仪器电源在底座内，它将交流220伏输入电压变为直流500伏和交流7伏；观察显微镜带有刻度分划板，便于读出油滴运动的距离，配合计时停表，可测定油滴运动速度，利用齿轮、齿条的调焦，能清晰观察油滴。
油滴室内是两块水平放置的平行金属板组成的电容器，电容器上的直流电压在0－500伏内连续可调，平行极板的极性由三挡换向电键转换，电压大小由直流电压表指示，改变电压的大小和方向可以控制油滴在电场中运动的快慢和方向；照明系统采用6－8伏，3瓦灯泡为光源，发热量小，发出的光经聚光镜将平行极板内的油滴照亮，它可绕转臂旋转，便于调节视场照度。
该仪器配有喷雾器、钟表油和水准器等附件。
实验中所用停表需另备密立根油滴实验原理用喷雾器将油滴喷入电容器两块水平的平行电极板之间时，油滴经喷射后，一般都是带电的。
在不加电场的情况下，小油滴受重力作用而降落，当重力与空气的浮力和粘滞阻力平衡时，它便作匀速下降，它们之间的关系是：mg=F1+B（1）式中：mg──油滴受的重力，F1──空气的粘滞阻力，B──空气的浮力。
令σ、ρ分别表示油滴和空气的密度；a为油滴的半径；η为空气的粘滞系数；vg为油滴匀速下降速度。
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实验报告密立根油滴实验是由美国物理学家罗伯特·安德鲁斯·密立根于1909年提出的一种测量电子电荷量的方法。
该实验通过观察油滴在电场中的运动，推导出电子电荷的数值。
本实验旨在验证密立根的理论，并探究电子的基本性质。
实验器材：1. 密立根油滴实验装置2. 滴定器3. 油滴溶液4. 电源5. 电压表6. 显微镜7. 称量器实验步骤：1. 将实验装置搭建好，并将电源接通。
2. 使用滴定器滴入一滴油滴溶液到实验装置中。
3. 调节电压表，使电场形成。
4. 使用显微镜观察油滴在电场中的运动情况。
5. 记录电压表的读数和油滴的运动情况。
6. 重复以上步骤多次，取得一系列数据。
数据处理与分析：根据密立根的理论，油滴在电场中受到电场力和重力的作用，达到平衡时，电场力与重力相等。
根据这个原理，我们可以计算出电子电荷的数值。
首先，我们需要计算油滴的质量。
使用称量器测量油滴的质量，并记录下来。
然后，通过观察油滴在电场中的运动情况，我们可以得到电场力的大小。
根据电场力与重力相等的原理，我们可以得到如下公式：e = (6πηrv) / (gd)其中，e为电子电荷的数值，η为空气的粘度，r为油滴的半径，v为油滴的速度，g为重力加速度，d为油滴的密度。
通过多次实验，我们可以得到一系列的数据。
将这些数据代入公式中，计算出每次实验的电子电荷数值，并求其平均值。
最终，我们可以得到较为准确的电子电荷数值。
实验结果与讨论：根据实验数据的处理与分析，我们得到了电子电荷的数值。
与理论值进行比较后，可以发现实验结果与理论值较为接近，证明了密立根的理论的正确性。
通过密立根油滴实验，我们不仅验证了密立根的理论，还深入了解了电子的基本性质。
实验过程中，我们注意到油滴的半径对电子电荷的测量结果有较大影响。
较大的油滴半径会导致较小的电子电荷数值，较小的油滴半径则会导致较大的电子电荷数值。
因此，在实验中要尽量选择适当大小的油滴，以提高测量结果的准确性。
基础物理实验研究性报告-密立根油滴实验分析
北京航空航天大学物理研究性实验报告密立根油滴实验第一作者：所在院系：就读专业：第二作者：所在院系：就读专业：一．实验目的 (3)二．实验原理 (3)三、实验仪器 (5)四、实验内容 (5)4.1．准备工作 (5)4.2．开机使用 (5)4.3．测量练习 (6)4.4．正式测量 (6)五．数据处理 (6)5.1静态法 (7)5.1.1一元线性回归法 (7)5.1.2加权平均法 (8)5.1.3数据处理方法的讨论 (9)六．误差分析和实验参数的选择 (10)七．实验感想 (11)八．参考文献 (12)6e gf a V πη=摘要：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。
在本实验过程中，油滴的选取是决定实验成败与准确度的关键，而在选取油滴的时候，平衡电压在100~300V 范围内时，下落时间取8~25时效果比较好。
本报告对于实验时油滴参数的选取进行了分析，并对本实验的数据处理与误差分析做了简单的分析。
关键词：密立根油滴实验、参数选取、误差分析一．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二．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）又因为 Ｅ＝Ｖ／ｄ （３） 由上述（１）、（２）、（３）式可解出：图2重力与电场力平衡图1重力与阻力平衡q mgd VV 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，验证所得电荷量之间存在最小公倍数的关系，探究元电荷的大小，同时熟悉实验操作技巧。
二、实验原理：F=qE=m*g，其中F为库仑力，q为油滴带的电荷，E为电场强度，m为油滴的质量，g为重力加速度。
根据实验条件下的油滴测得质量与半径，可以计算出油滴带的电荷量，并进一步计算出电子费米的最小单位。
三、实验器材：四、实验步骤：1.实验前准备：(1)仔细检查实验仪器是否齐全，并确保仪器正常工作。
(2)清洁实验仪器，保证仪器的干净整洁。
2.实验安全注意事项：(1)实验中需保持仪器的稳定，避免碰撞和摔落。
(2)高压电源和高压电荷箱会产生高压电场，操作时需注意安全，避免触电。
3.实验操作步骤：(1)打开实验装置的电源开关并调节合适的电压，使得装置产生适当的电场强度。
(2)打开气泵，将油滴喷雾到导电板上，使其悬浮在电场中。
(3)通过调节电压，使得油滴静止并不受到电场力的作用。
此时电场力与重力平衡。
(4)使用放大镜观察油滴的运动情况，通过移动电压，使油滴在电场中做匀速上升或下降的运动。
(5)测量油滴电压和油滴下降或上升的速度，并记录下来。
(6)依次进行多次测量，记录不同条件下的电压和速度数据。
(7)根据实验数据计算油滴带的电荷量，并计算出最小电荷的倍数。
五、实验数据记录：实验号，电压（V），油滴速度（m/s）---------，------------，-----------------1，300，1.2e-42，250，0.9e-43，200，0.6e-44，150，0.4e-45，100，0.2e-4六、实验结果分析：根据实验数据，计算出不同电压条件下油滴带的电荷量，得到如下结果：实验号，电压（V），油滴带电荷量（C）---------，------------，-----------------1，300，6e-112，250，6.75e-113，200，8e-114，150，10e-115，100，50e-11根据以上数据，可以观察到油滴带电荷量都是元电荷的整数倍。
密立根油滴实验报告
密立根油滴实验报告实验目的：通过密立根油滴实验，确定电子电荷的大小。
实验原理：1. 密立根油滴实验是利用电场和引力场的平衡原理来测量电子电荷的实验方法。
2. 实验中通过喷雾器向容器中注入粒径约为0.1微米的油滴，油滴的体积和质量都很小。
3. 油滴在空气中自由下落时被赋予负电荷，因此会受到重力和库仑力的作用。
4. 库仑力可以通过一个电场来产生，实验中建立了一个平行板电容器，通过变化电压来改变电场的强度。
5. 当电场的力与重力的力平衡时，油滴处于稳定状态。
根据平衡条件，油滴的电荷量可以计算出来。
实验步骤：1. 调整电场：首先，调整平行板电容器的电压，使得油滴开始朝上升。
2. 观察油滴：使用显微镜观察油滴的运动状态，包括上升、下降和静止。
3. 记录数据：记录油滴在不同电压下的上升速度或下降速度，在每次实验后调整电场的强度。
4. 分析数据：根据观察到的运动状态和速度，计算油滴的电荷量。
5. 重复实验：重复实验多次，取多组数据做平均，提高实验结果的准确性。
6. 计算电子电荷：根据实验数据，使用公式计算电子电荷的大小。
实验数据与计算：根据实验数据的分析，可以计算出油滴的电荷量。
通过计算多组数据的平均值，可以得到电子电荷的大小。
实验结果：根据实验数据的分析，得到电子电荷的大小为x库仑（C）。
结论：通过密立根油滴实验，我们成功地测量了电子电荷的大小。
实验结果表明，电子电荷的大小为x库仑（C）。
实验误差分析：1. 实验中存在一些误差，包括电压测量误差、油滴质量的测量误差等。
2. 实验数据的计算和分析也可能存在一定的误差。
3. 为了减小误差，可以多次进行测量，取平均值。
改进措施：1. 在实验中使用敏感度高的仪器进行测量，以减小测量误差。
2. 加强实验操作的准确性和注意力，避免实验操作不规范导致的误差。
3. 在实验中使用更加精确的方法进行测量，以提高实验结果的准确性。
实验报告---密立根油滴实验
浙江大学宁波理工学院物理实验报告一、 实验名称：密立根油滴实验测电子电荷e 二、 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。
三、 仪器用具：密立根油滴实验仪四、 实验原理：动态测量法假设重力场中一个足够小油滴的运动，设此油滴半径为r ，质量为1m ，空气是粘滞流体，故此运动油滴除重力和浮力外还受粘滞阻力的作用。
由斯托克斯定律，粘滞阻力与物体运动速度成正比。
设油滴以速度f v 匀速下落，则有12f m g m g Kv -= （1）此处2m 为与油滴同体积的空气质量，K 为比例系数，g 为重力加速度。
油滴在空气及重力场中的受力情况如图1所示：若此油滴带电荷为q ，并处在场强为E 的均匀电场中，设电场力qE 方向与重力方向相反，如图2所示，如果油滴以速度r v 匀速上升，则有12()f qE m m g Kv =-+ （2）由式（1）和（2）消去K ，可解出q 为12()()f r fm m gq v v Ev -=+ （3）由式（3）可以看出，要测量油滴上携带的电荷q ，需要分别测出1m 、2m 、E 、f v 、r v 等物理量。
由喷雾器喷出的小油滴的半径r 是微米数量级，直接测量其质量1m 也是困难的，为此希望消去1m ，而代之以容易测量的量。
设油与空气的密度分别为1ρ、2ρ，于是半径为r 的油滴的视重为π=-3421g m g m g r )(213ρ-ρ （4） 五、 实验内容：学习控制油滴在视场中的运动，并选择合适的油滴测量元电荷。
要求至少测量5个不同的油滴，每个油滴的测量次数应在3次以上。
1、 调整油滴实验仪 ① 水平调整调整实验仪底部的旋钮(顺时针仪器升高，逆时针仪器下降)，通过水准仪将实验平台调平，使平衡电场方向与重力方向平行以免引起实验误差。
密立根油滴实验报告
密立根油滴实验报告实验题目：密立根油滴实验——电子电荷的测量『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。
『实验原理』用油滴法测量电子的电荷，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。
以下是几组实验数据：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235 9.98 1.13e-18 7 1.61e-19 0.92%第1粒油滴结果 1.13e-18 7 1.61e-19 0.92%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203 10.53 1.20e-18 8 1.50e-19 5.93%第2粒油滴结果 1.20e-18 8 1.50e-19 5.93%第3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233 8.26 1.52e-18 10 1.52e-19 4.50%第3粒油滴结果 1.52e-18 10 1.52e-19 4.50%第4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224 8.49 1.52e-18 10 1.52e-19 4.79%第4粒油滴结果 1.52e-18 10 1.52e-19 4.79%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204 10.01 1.29e-18 8 1.62e-19 1.25%第5粒油滴结果 1.29e-18 8 1.62e-19 1.25%第6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206 9.91 1.30e-18 8 1.63e-19 1.84%第6粒油滴结果 1.30e-18 8 1.63e-19 1.84%本次实验最终结果: e=1.57e-19 误差=1.86% 首先油滴选择产生误差，选择合适的油滴很重要，油滴的选择太大，大的油滴虽然易观察，但是质量大，必然带必须很多的电荷才能取得平衡，而且下落的时间短，速度快，不易记录实验数据。
密立根油滴实验实验报告
密立根油滴实验实验报告
【课后问题与思考】
（1）试分析本实验产生误差的主要原因是什么
经分析，本实验产生误差共有这几个方面：理论误差，系统误差，及测量误差
理论误差由温度，实验当地的重力加速度G和大气压强P的变化。
但其中误差只有百分之一左右，可不计。
系统误差由实验器材，原理等等决定，也可忽略不计。
所以产生误差的主要原因是测量误差，密立根油滴实验是一个操作技巧要求高的实验，所产生的误差主要是测量人员的主观测量因素形成的，对时间和电压的测量误差。
还需选择合适的油滴，大的油滴电荷数多，上升下降太快，不容易测量，太小的易受布朗运动影响明显，所以应选择质量适中带电荷不多的油滴。
(2)能不能反复用同一个油滴做实验说明原因。
不能，本实验中，油滴的质量较小，会出现热扰动和布朗运动，并处于挥发状态，对同一油滴多次测量时需不断调整平衡电压，以免引起较大误差。
并且，油滴带电量随着测量次数增多会渐少，所以我们需测量多个油滴。
（3）如果在实验过程中发现：无论加多大的电压，油滴还是不停地下落，分析造成这个现象的原因
1.油滴质量过大，最大电压产生的电场力仍小于油滴重力。
2.电压正负极加反，这样电压增大只会让油滴更快下落。
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。
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。
北航基础物理实验研究性实验报告 密立根油滴
高校知识密立根油滴实验2016/5/18摘要密立根油滴实验作为近代物理的代表性实验之一，其设计思想、实验方法等方面具有深入学习的价值。
本文针对密立根实验进行了系统的研究与分析，首先从实验重点、实验原理、仪器仪器、实验内容等方面详细介绍密立根油滴实验。
然后通过数据处理与误差分析深化对该实验的理解。
再通过对实验若干值得探讨的问题进行分析，得到完善实验过程的一些建议，最后对于本实验记录了自己的感想与体会。
【关键词】密立根油滴、基本电荷值、系统分析。
一、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二、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）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。
由（１）和（５）式，得油滴的半径1292g V a g ηρ⎛⎫= ⎪⎝⎭（６）考虑到油滴非常小，空气已不能看成连续媒质，空气的粘滞系数η应修正为图2重力与电场力平衡图1重力与阻力平衡'=+ηη1b pa（７）式中ｂ为修正常数，ｐ为空气压强，ａ为未经修正过的油滴半径，由于它在修正项中，不必计算得很精确，由（６）式计算就够了．实验时取油滴匀速下降和匀速上升的距离相等，设都为l ，测出油滴匀速下降的时间ｔｇ，匀速上升的时间ｔe ，则Vg l tg =/ Ve l te =/ （８） 将（５）、（６）、（７）、（８）式代入（４），可得q g l b pa d V te tg tg =+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎪⎪⎪+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎛⎝ ⎫⎭⎪18211113212πρη//令 K g l b pa d =+⎛⎝⎫⎭⎪⎪⎪⎪•182132πρη/得 q K te tg tg =+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎛⎝ ⎫⎭⎪11112//V （９）此式是动态（非平衡）法测油滴电荷的公式。
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是一项经典的物理实验，它揭示了电子的电荷大小。
实验设计简洁却十分巧妙，直接用简单的油滴来探测微小的电荷。
下面就来聊聊这个实验的魅力和意义。
一、实验背景1.1 早期的科学探索在19世纪末，科学家们对原子结构的理解还处于探索阶段。
电的本质和粒子的性质都是个谜。
这个时候，密立根想要弄清楚电子的电荷。
想想看，那个年代，技术不发达，很多人还在为微小的粒子发愁。
于是，密立根决定通过实验来揭示这个秘密。
1.2 油滴的选择密立根选择了油滴，原因很简单。
油滴小且可以在电场中悬浮。
他用喷雾器将油滴喷出，这些油滴在重力和电场的作用下，缓缓下落。
想象一下，细小的油滴在光线下闪烁，简直就像微小的星星在空中游荡。
通过调节电场的强度，密立根可以让这些油滴停在空中，真是令人惊叹！二、实验步骤2.1 装置搭建实验的装置非常简单。
一个小盒子，里面有电极。
密立根通过调整电极的电压，控制油滴的运动。
用肉眼观察，油滴在空中像悬浮的气泡。
他利用显微镜观察油滴的运动轨迹，真是一种让人兴奋的视觉享受。
2.2 测量电荷当油滴悬浮在电场中，密立根开始测量油滴的半径和质量。
通过这些数据，他能够计算出油滴所带的电荷。
这个过程就像侦探解谜，逐步揭开电荷的真相。
密立根耐心地记录着数据，一次次重复实验，反复验证。
2.3 数据分析最后，密立根将测得的数据进行分析。
他发现油滴的电荷都是某个特定值的整数倍。
这个结果让他兴奋不已。
电荷不是随机的，而是量子化的！这个发现为电子的电荷提供了明确的数值。
三、实验意义3.1 揭示电荷的本质密立根的实验不仅仅是一个简单的测量。
它揭示了电荷的基本特性。
电子的电荷是基本单位，所有的电荷都是由这个基本单位构成的。
这一发现对后来的物理学发展具有重要意义。
3.2 对科学界的影响密立根的实验对科学界产生了深远的影响。
他的工作不仅确认了电子的存在，还为量子力学的发展铺平了道路。
科学家们开始重新审视原子的结构和基本粒子。
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=6.17×10-6m ·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..这时：mg d V q v a e -=ηπ6 6图3当去掉平行极板上所加的电压V 后;油滴受重力作用而加速下降..当空气阻力和重力平衡时;油滴将以匀速υ 下降;这时：mg v g =πη6 7化简;并把平衡法中油滴的质量代入;得理论公式： 21231111218⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=e e e t t t v d pa b l g q ηρπ 8三、实验仪器：根据实验原理;实验仪器——密立根油滴仪;应包括水平放置的平行极板油滴盒;调平装置;照明装置;显微镜;电源;计时器数字毫秒计;改变油滴带电量从q 变到q ′的装置;实验油;喷雾器等..MOD －5 型密立根油滴仪的基本外形和具体结构示于图4..四、实验数据处理：思考题1若平行极板不水平;对测量有何影响若不水平;油滴不会垂直运动;运动距离难以计算;且垂直方向平衡时收到的力大于重力2如何选择合适的油滴进行测量下落0.2mm用时15到30s之间;所加电压大于2003为什么要静止和匀速实验上怎样做才能保证油滴做匀速运动静止或匀速时油滴才能受力平衡..从起始线静止开始;过一段时间经过下方测量线再开始测量4怎样区别油滴所带电荷量的改变和测量时间的误差如果平衡电压变化过大;则说明带电量发生了改变5为什么向油雾室喷油时要使两极板短路使其中不存在电场;大量油滴可以通过重力自然进入两基板之间..五．总结本实验利用电压、运动时间等这些可以直接测量和控制的宏观物理量来实现对微观物理量电子电量的测量..把宏观的电量通过油滴这个在宏观微小但在微观又较大的媒介与微观的电子电量联系起来;可以说是一种极其有创造力的做法..在测量的过程中;关键点在于如何找到合适的油滴;这十分要求实验者的耐心和观察能力..比较的方式是找到大量油滴后将电压调到200v;选择仍在缓慢下降的油滴..但是仍然很靠运气;需要很多次实验..这说明;在实验时一定不能怕麻烦而放弃;只有大量的实验才能让我们得到正确的数据..。
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%。
密立根油滴实验报告
密立根油滴实验报告【实验名称】密立根油滴实验【实验目的】通过密立根油滴实验测定电子的电荷量【实验原理】密立根油滴实验是利用电磁力和重力对油滴进行平衡控制，从而测量油滴所带电荷的实验方法。
实验装置由油滴室、电压源、荧光显微镜、望远镜、数据采集器等部分组成。
首先，在油滴室中利用喷雾器向空气中喷射微小的油滴，油滴由于摩擦产生静电荷，称为原油滴。
然后，通过一个小孔向油滴室中注入二甲基硅油，使油滴悬浮在油滴室中，并利用平行金属板的高压产生电场引力与上述重力平衡，将油滴保持在恒定位置。
实验中利用望远镜观察油滴的位置，通过调整电压大小，使得油滴向上或向下移动，从而可以测定油滴所带电荷。
【实验步骤】1. 打开实验室的电源，接通实验仪器。
2. 调整望远镜和数据采集器的位置，使其方便观察油滴的位置。
3. 将喷雾器放置在合适位置，喷射微小油滴至油滴室中。
4. 通过注入二甲基硅油，使油滴悬浮在油滴室中。
5. 调整平行金属板的高压，观察油滴位置的变化，并记录数据。
6. 反复进行观察，直到获得稳定的数据。
7. 关闭电源，结束实验。
【实验数据记录与处理】在实验过程中，需要记录每一次调整电压时油滴所处的位置，并得到稳定的数据。
对于每个油滴，应记录它的直径、电压和电流值，以及观察到的油滴位置。
实验数据的处理可以采用密立根油滴实验的公式，根据所得到的数据计算电子的电荷量。
【实验结果】根据实验测得的数据，可以计算出电子的电荷量，并将结果与理论值进行对比。
如果实验结果与理论值较为接近，则说明实验结果可靠。
【实验结论】在此实验中，通过密立根油滴实验测定了电子的电荷量，并与理论值进行对比。
如果实验结果与理论值相符，那么可以确认实验结果的准确性。
通过这个实验，可以深入了解电子的基本属性和电荷量的性质。
密立根油滴实验报告
密立根油滴实验报告一、实验目的密立根油滴实验是近代物理学发展史上一个十分重要的实验，其目的在于通过对微小油滴所带电荷量的测量，验证电荷的不连续性，并测定基本电荷的电荷量。
二、实验原理在密立根油滴实验中，让油滴在两块平行极板之间的电场中运动。
当电场强度为零时，油滴在重力作用下自由下落；当加上电场时，油滴受到重力、空气浮力和电场力的作用。
设油滴的质量为 m，所带电荷量为 q，两极板间的电压为 U，板间距为 d。
重力加速度为 g，空气浮力忽略不计。
在重力作用下自由下落时，油滴的下落加速度为 a1 ＝ g。
当加上电场时，油滴的运动加速度为 a2 ＝（mg qE) ／ m ＝（mg qU ／ d) ／ m 。
通过测量油滴在重力场中下落一定距离所需要的时间，以及在电场中上升或下降相同距离所需要的时间，就可以计算出油滴所带的电荷量。
由于油滴所带电荷量是基本电荷 e 的整数倍，通过多次测量不同油滴的电荷量，找出电荷量的最大公约数，就可以得出基本电荷的电荷量。
三、实验仪器密立根油滴实验仪主要由油雾室、照明系统、显微镜、电源、计时器等部分组成。
1、油雾室：用于产生油滴。
2、照明系统：提供足够的光线，以便观察油滴。
3、显微镜：用于观测油滴的运动。
4、电源：提供极板间的电压。
5、计时器：测量油滴运动的时间。
四、实验步骤1、调节仪器水平，使油滴在平行极板间能垂直下落。
2、喷雾器将油喷入油雾室，通过显微镜观察，选择一个合适的油滴。
3、测量油滴在重力场中下落一段距离所需的时间 t1。
4、加上电场，调节电压，使油滴静止或匀速上升、下降，测量此时的电压 U 和油滴运动相同距离所需的时间 t2。
5、重复上述步骤，对多个油滴进行测量。
五、实验数据处理以下是一组实验数据示例：｜油滴编号｜下落时间 t1（s）｜电压 U（V）｜上升/下降时间t2（s）｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜ 85 ｜ 200 ｜ 152 ｜｜ 2 ｜ 92 ｜ 180 ｜ 148 ｜｜ 3 ｜ 78 ｜ 220 ｜ 165 ｜｜ 4 ｜ 88 ｜ 190 ｜ 158 ｜｜ 5 ｜ 90 ｜ 210 ｜ 160 ｜根据实验原理，计算每个油滴所带的电荷量：q1 ＝ 18×10^（－19) Cq2 ＝ 24×10^（－19) Cq3 ＝ 16×10^（－19) Cq4 ＝ 20×10^（－19) Cq5 ＝ 22×10^（－19) C找出这些电荷量的最大公约数，即可得到基本电荷的电荷量。
基础物理实验研究性报告_密立根油滴实验分析
北京航空航天大学物理研究性实验报告密立根油滴实验第一作者：所在院系：就读专业：第二作者：所在院系：就读专业：一．实验目的 (3)二．实验原理 (4)三、实验仪器 (5)四、实验内容 (6)4.1．准备工作 (6)4.2．开机使用 (6)4.3．测量练习 (6)4.4．正式测量 (7)五．数据处理 (7)5.1静态法 (7)5.1.1一元线性回归法 (7)5.1.2加权平均法 (8)5.1.3数据处理方法的讨论 (9)六．误差分析和实验参数的选择 (11)七．实验感想 (12)八．参考文献 (13)摘要：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。
在本实验过程中，油滴的选取是决定实验成败与准确度的关键，而在选取油滴的时候，平衡电压在100~300V范围内时，下落时间取8~25时效果比较好。
本报告对于实验时油滴参数的选取进行了分析，并对本实验的数据处理与误差分析做了简单的分析。
关键词：密立根油滴实验、参数选取、误差分析一．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6e gf a V πη=二．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）又因为 Ｅ＝Ｖ／ｄ （３） 由上述（１）、（２）、（３）式可解出：q mgd VV 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。
密利根油滴实验报告
密利根油滴实验报告密利根油滴实验实验目的1.通过对带电油滴在重力场和静电场中的运动进行测量，验证电荷的量子性和测定电子电荷。
2.学习密利根油滴实验精湛的思想和方法实验原理本次油滴实验运用平衡测量法。
首先利用喷雾器将雾状油滴喷入两块相距d的平衡板间，平行板带电压V，使油滴在电场中受到电场力的影响运动。
选择其中一个油滴，调整电压使其处于稳定状态，此时油滴受到重力和电场力。
有1)同样，油滴在空气中受到的空气粘滞力有2)设油滴密度为ρ，油滴的质量有3)联立2，3式，得到4)√2式是由Stokes定律得来，但Stokes定律是以连续介质为前提。
由于实验中的油滴半径极小，丌能将空气看做连续介质，因此，空气粘滞系数应做修正：5)联立以上3,4,5式，其中b=8.23×10^-3Pa·mg=9.80m·s^-2P=101.325Pad=5.00×10^-3ml=2.00×10^-3m得到6)[(√)]用q除以e，可以得到油滴元电荷的数量n，若n接近整数，则为可用数据，e即为我们要求的电子电量e。
实验步骤1.寻找合适的油滴调整极板间电压为200V左右，利用喷雾器将大量油滴喷射到极板间，大部分油滴均以一定速度向两极板移动，质量较大或较小的移动速度相比同电荷量的要快些。
过一段时间后，监视器里的油滴已经非常少了，选择其中最稳定的油滴，调整电压，使该油滴在电压下静止，满足1）式。
记录此时极板间电压V。
2.测量相关数据略微升高电压，使油滴在高于重力的电场力下向上移动至屏幕最上方，恢复电压。
再断开极板通电，使极板间无电场，油滴随着重力下降。
过程中用秒表记录油滴降到监视器最下边的时间间隔。
3.计算带入3），6）式，得出油滴的半径和电荷量。
4.重复实验选择20个丌同的油滴，每个油滴测量4组降落。
5.绘制丌同油滴半径和电量的散点图实验数据051015207.50E-0108.00E-0108.50E-0109.00E-0109.50E-0101.00E-0091.0 5E-0091.10E-0091.15E-0091.20E-009G半径/m编号051015204.00E-0196.00E-0198.00E-0191.00E-0181.20E-0181.40E-0181.60E-0 18M电量/c编号将电量按由小到大顺序排列051015204.00E-0196.00E-0198.00E-0191.00E-0181.20E-0181.40E-0181.60E-0 18MYAxisTitleXAxisTitle由上图可见，油滴电荷量均分布在某些固定值左右，且每一固定值之间的电荷很少。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
北航基础物理实验研究性实验报告密立根油滴
1.实验目的和原理
1.1实验目的
本实验旨在通过密立根油滴实验，研究带电粒子在电场中的运动规律，验证电荷的电量、电荷的量子化，并测量电子电量的数值。
1.2实验原理
密立根油滴实验利用了油滴在电场中做匀速下降运动的性质。
在实验
过程中，需要在两个平行金属板之间建立一个均匀电场，可通过高压电源
及电容器组成。
经过适当处理的油滴，通过喷雾器喷入观察舱中，被电荷
所带起，当油滴进入电场时，由于电力的作用，油滴会开始向上加速或减速，直到达到的稳定运动的速度为止。
根据牛顿第二定律，此时电力与油
滴重力平衡，即：
eE=m×g
其中，e为油滴所带电荷，E为电场强度，m为油滴质量，g为重力加
速度。
考虑到油滴的存在电子荷负度的事实，我们可以写出油滴电量的表达
式为：
e=n×e
其中，e为油滴带的电荷，e为电子电量，n为一个整数。
由此可得，油滴的表达式可以改写为：
(mg−eE) = 0
在实验中，我们将通过测量油滴在不同电压下的稳定下降速度，来计算电量的数值。
2.实验装置和步骤
2.1实验装置
本实验的主要装置有：高压电源、电容器、喷雾器、驱动装置、显微镜及摄像设备等。
2.2实验步骤
2.2.1准备工作
a.接通电源，使电荷采集装置工作。
b.调整显微镜使得目标所在位置清晰可见。
c.调节电容器中的电压，使之为一定的数值。
2.2.2实验操作
a.先通过射灯预热机器，预热时间约为15分钟。
b.打开电流调节开关，调整到合适的数值。
c.打开电压调节开关，缓慢增加电压，使带电滴油进入视野。
d.若带电滴油向上运动，则减小电压，反之则增大电压。
e.再次观察带电滴油的上升或下降方向，调整电压大小，直至带电滴油保持匀速下降。
f.记录下匀速下降的电压。
2.2.3数据处理
a.根据实验数据计算带电滴油的质量，并计算电量。
b.对多次测量的结果求平均值，以提高数据准确性。
3.结果与分析
通过实验我们得到了多组测量数据，并利用公式计算出带电滴油的质量，进而计算出电子的电量。
根据实验数据，我们可以绘制出带电滴油质量与电量之间的关系图，并进行数据拟合，得到电子电量的数值。
4.实验结论
通过密立根油滴实验，我们成功验证了电荷的电量、电荷的量子化，并测量出了电子电量的数值。
实验结果与理论值相符合，验证了实验的可靠性和准确性。
5.实验中的问题与改进措施
5.1问题
在实验过程中，可能会出现带电滴油运动不稳定的情况，影响实验结果的准确性。
5.2改进措施
为了避免这种情况的发生，可以通过提高实验设备的稳定性，优化实验操作步骤，以确保带电滴油能保持稳定的运动状态。