密利根油滴實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、第 PAGE6 頁(yè) 共 NUMPAGES6 頁(yè)密利根油滴實(shí)驗(yàn)報(bào)告密利根油滴實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.通過(guò)對(duì)帶電油滴在重力場(chǎng)和靜電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，驗(yàn)證電荷的量子性和測(cè)定電子電荷。2.學(xué)習(xí)密利根油滴實(shí)驗(yàn)精湛的思想和方法 實(shí)驗(yàn)原理本次油滴實(shí)驗(yàn)運(yùn)用平衡測(cè)量法。首先利用噴霧器將霧狀油滴噴入兩塊相距 d 的平衡板間，平行板帶電壓 V，使油滴在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力的影響運(yùn)動(dòng)。選擇其中一個(gè)油滴，調(diào)整電壓使其處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)油滴受到重力和電場(chǎng)力。有 1)同樣，油滴在空氣中受到的空氣粘滯力有 2)設(shè)油滴密度為，油滴的質(zhì)量有 3)聯(lián)立 2，3 式，得到 4)2 式是由 Stokes 定律得來(lái)，但 Stokes 定律是以

2、連續(xù)介質(zhì)為前提。由于實(shí)驗(yàn)中的油滴半徑極小，丌能將空氣看做連續(xù)介質(zhì)，因此，空氣粘滯系數(shù)應(yīng)做修正：5)聯(lián)立以上 3,4,5 式，其中 b=8.2310-3Pam g=9.80ms-2d=5.0010-3m l=2.0010-3m 得到 6)()用 q 除以 e，可以得到油滴元電荷的數(shù)量 n，若 n 接近整數(shù)，則為可用數(shù)據(jù)，e 即為我們要求的電子電量 e。實(shí)驗(yàn)步驟 1.尋找合適的油滴 調(diào)整極板間電壓為 200V 左右，利用噴霧器將大量油滴噴射到極板間，大部分油滴均以一定速度向兩極板移動(dòng)，質(zhì)量較大或較小的移動(dòng)速度相比同電荷量的要快些。過(guò)一段時(shí)間后，監(jiān)視器里的油滴已經(jīng)非常少了，選擇其中最穩(wěn)定的油滴，調(diào)整

3、電壓，使該油滴在電壓下靜止，滿(mǎn)足 1）式。記錄此時(shí)極板間電壓 V。2.測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù) 略微升高電壓，使油滴在高于重力的電場(chǎng)力下向上移動(dòng)至屏幕最上方，恢復(fù)電壓。再斷開(kāi)極板通電，使極板間無(wú)電場(chǎng)，油滴隨著重力下降。過(guò)程中用秒表記錄油滴降到監(jiān)視器最下邊的時(shí)間間隔。3.計(jì)算 帶入 3），6）式，得出油滴的半徑和電荷量。4.重復(fù)實(shí)驗(yàn) 選擇 20 個(gè)丌同的油滴，每個(gè)油滴測(cè)量 4 組降落。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)0 5 10 15 207.50E-0108.00E-0108.50E-0109.00E-0109.50E-0.00E-0091.05E-0091.10E-0091.15E-0091.20E-009 G半徑 /m編號(hào)0

4、 5 10 15 204.00E-0196.00E-0198.00E-0191.00E-0181.20E-0181.40E-0181.60E-018 M電量 /c編號(hào)將電量按由小到大順序排列 0 5 10 15 204.00E-0196.00E-0198.00E-0191.00E-0181.20E-0181.40E-0181.60E-018 MY Axis TitleX Axis Title 由上圖可見(jiàn)，油滴電荷量均分布在某些固定值左右，且每一固定值之間的電荷很少。由此可得出結(jié)論，基本電荷是量子化的，即油滴帶電量為某一固定值的整數(shù)倍。由圖中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，大部分?jǐn)?shù)據(jù)雖然有量子化趨勢(shì)，但是偏離較為嚴(yán)重

5、，得出結(jié)論：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為粗糙。0 2 4 6 8 10 12 14 161.35E-0111.40E-0111.45E-0111.50E-0111.55E-0111.60E-0111.65E-0111.70E-011Y =1.32883E-11+2.50711E-13 X L Polynomial Fit of 1_L電荷量分布平均值編號(hào) 上圖是丌同電荷量集中區(qū)域不編號(hào)的關(guān)系，從圖中可知，電荷量分布在一個(gè)線(xiàn)性區(qū)域中，而第七和第九嚴(yán)重偏離直線(xiàn)，誤差較大，可以忽略。測(cè)量及計(jì)算數(shù)據(jù)如下：喜歡犀利的文字。作者文章的質(zhì)量一直是很高的！long double ex6,sume=0;/用于存儲(chǔ)各個(gè)油滴的計(jì)算

6、電荷量和所有油滴電荷量總和的存儲(chǔ)double Q=0,a=0,U=0,t=0,tp=0,sumt=0,tx6;/Q-油滴計(jì)算帶電量、a-中間量long double e0=1.602*0.0000000001*0.000000001; int i,N=0,k; int flag=0; char z; void main e0=e; printf(是否需要計(jì)算平均下落時(shí)間(y or n)?n); z=getchar; if(z=y) for(i=1;isumt=0;printf( *第%d滴油滴* n,i);for(k=1;kprintf(請(qǐng)輸入第%d次下落時(shí)間nt=,k);scanf(%lf,

7、&tp);sumt=sumt+tp;txi=sumt/4;printf(平均下落時(shí)間：t=%lfn,txi);flag=1; if(z=n)|flag=1) for(i=1;iprintf( *第%d滴油滴* n,i);printf(請(qǐng)輸入電壓平均值U：nU=);scanf(%lf,&U);if(flag=0)printf(請(qǐng)輸入下落時(shí)間平均值t：nt=);scanf(%lf,&t);if(flag=1)t=tx1;a=sqrt(9*j*l/2/q/g/t);printf(中間量a=%En,a);Q=18*Pi/sqrt(2*q*g)*d/U;Q=Q*pow(j*l/t/(1+b/p/a),1.5);N=(int)(long double)Q/(long double)e0);if(long double)Q/(long double)e0)-N=0.5)N+;/四舍五入exi=(long double)Q/