密立根油滴實驗近代物理實驗論文

1、內(nèi)蒙古工業(yè)大學近代物理實驗論文密立根油滴測電子電荷專業(yè)：學號：授課教師：時間:2012.11.25密立根油滴測電子電荷仁 摘要：密立根油滴實驗可以測量油滴的電量,并可驗證電荷的量 子性，即任何帶電休所帶的電量都是基本的整數(shù)倍。om98型油滴儀 將油滴噴入電容兩塊水平的平行電極板之間時，油滴經(jīng)噴射后，一般 都是帶電的。在不加電場的情況下，小油滴受重力作用而下落，當重 力與空氣的浮力（或者阻力）和粘滯阻力平衡時，它便勻速下降，或 者平衡在某一點，通過測量下降一定高度的時間從而計算得出油滴的 帶電量。本實驗難度較大，且存在不可避免的誤差，測量物體帶電量 還有其他方法這里不再贅述。2、關(guān)鍵字：密立根油

2、滴實驗、顯微攝像油滴儀（om98型）.油滴引言：密立根油滴實驗，美國物理學家密立根所做的測定電子電荷的 實驗。1907-1913年密立根用在電場和重力場中運動的帶電油滴進行 實驗，發(fā)現(xiàn)所有油滴所帶的電量均是某一最小電荷的整數(shù)倍，該最小電荷值就是電子電荷o一. 實驗目的1.學習密立根的敬業(yè)創(chuàng)新精神，學做一個有心人。2.嘗試用現(xiàn)代化測量儀器計算手段研究經(jīng)典課題，實測基本電荷耳 3、培養(yǎng)耐心細致的工作風格和技巧。二. 實驗背景1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子的存在后，人們進行了多次嘗試，以精確確定它的性質(zhì)。湯姆生又測量了這種基本粒子的比荷（荷質(zhì)比）, 證實了這個比值是唯一的。許多科學家為測量電子的電荷量進

3、行了大 量的實驗探索工作。電子電荷的精確數(shù)值最早是美國科學家密立根于1917年用實驗測得的。密立根在前人工作的基礎(chǔ)上，進行基本電荷最e的測最,他作了幾千次測量,一個油滴要盯住幾個小時，可見其 艱苦的程度。密立根通過油滴實驗，精確地測定基本電荷量e的過程, 是一個不斷發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的過程。為了實現(xiàn)精確測量，他創(chuàng)造 了實驗所必須的環(huán)境條件，例如油滴室的氣壓和溫度的測量和控制。 開始他是用水滴作為電量的載休的，由于水滴的蒸發(fā)，不能得到滿意 的結(jié)果，后來改用了揮發(fā)性小的油滴。最初，由實驗數(shù)據(jù)通過公式計 算出的e值隨油滴的減小而增大，面對這一情況，密立根經(jīng)過分析后 認為導致這個謬誤的原因在于，實驗中

4、選用的油滴很小，對它來說, 空氣已不能看作連續(xù)媒質(zhì)，斯托克斯定律已不適用，因此他通過分析 和實驗對斯托克斯定律作了修正，得到了合理的結(jié)果。三. 實驗儀器om98型油滴儀、顯微攝像油滴儀用噴霧器將油滴噴入電容器兩塊水平的平行電極板之間時，油滴經(jīng)噴 射后，一般都是帶電的。在不加電場的情況下，小油滴受重力作用而 降落，當重力與空氣的浮力和粘滯阻力平衡時，它便作勻速下降,它之間的關(guān)系是：mg二f1+b ( 1 )式中：mg油滴受的重力，f1空氣的粘滯阻力，b空氣的浮力。令6 p分別表示油滴和空氣的度；a為油滴的半徑；n為空氣的粘滯系數(shù)；vg為油滴勻速下降速度。因此油滴受的重力為mg=4/3ttaa35

5、g( : aa3為a的3次方,以下 均是)，空氣的浮力b=4/3ttaa3pg，空氣的粘滯阻力f仁6eiavg (流 體力學的斯托克斯定律，vg表示v下角標g卜于是(1 )式變?yōu)椋?/3ttaa35g=6ttr|avg+4/3ttaa3pg 可得出油滴的半徑 a=3(r|vg/2g(5-p)a1/2( 2 )當平行電極板間加上電場時，設(shè)油滴所帶電 量為q，它所受到的靜電力為qe e為平行極板間的電場強度e=u/d , u為兩極板間的電勢差，d為兩板間的距離。適當選擇電勢差u的大小和方向，使油滴受到電場的作用向上運動，以ve表示上升的速度。當油滴勻速上升時，可得到如下關(guān)系式： f2+mg二qe+

6、b ( 3 )上 式中f2為油滴上升速度為ve時空氣的粘滯阻力：f2=6trnave 由(仆(3 )式得到油滴所帶電量q為q=(f1 +f2)/e=6trqad/(vg+ve) (4 l ( 4 )式表明，按(2 )式求出油滴的半徑a后，由測定的油滴 不加電場時下降速度vg和加上電場時油滴勻速上升的速度ve ,就可 以求出所帶的電量q。注意上述公式的推導過程中都是對同一個油滴 而言的，因而對同一個油滴，要在實驗中測出一組vg、ve的相應數(shù) 據(jù)。用上述方法對許多不同的油滴進行測量，不斷重復上述操作，測10個油滴。結(jié)果表明，油滴所帶的電量總是某一個最小固定值的整數(shù)倍，這個最小電荷就是電子所帶的電量e。五.撰寫時間:2012.11.25六、參考文獻：近代物理實驗內(nèi)蒙古工業(yè)大學物理實驗中心編七、心得體會咨立根的實驗裝置隨著技術(shù)的進步而得到了不斷的改進，但其實驗原理至今仍在當代物理科學研究的前沿發(fā)揮著作用，例