密立根油滴实验翟浩淋

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1、实验报告题目：用密立根油滴仪测量电子电量姓名学院专业班级学号班内序号鑑淋理学院应用物理学20132141032013212819062015年9月280【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，并测定电荷的电荷值e。2.通过实验过程屮，对仪器的调整、汕滴的选择、耐心地跟踪和测M以及数椐的处理等，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＞」和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想I—和构思。【实验原理】ZZ/ZZZ/Z/ZZZ/Z/ZZJ静态(平衡)

2、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。汕在喷射撕裂成汕滴时，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。如果调节两极板间的电压V,可使两力达到平衡，这吋：Vmg=qE=q—(1)a为了测出油滴所带的电量q，除了耑测定平衡电压V和极板间距离d外，还需要测量油滴的质量im因m很小，需用如下特殊方法测定：平行极板不加电压时，汕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Vg后，阻力.厂与重力mg平衡，如图2所示(空气浮力忽略不计)，

3、油滴将匀速下降。此时有:fr==mg(2)其中7/是空气的粘滞系数，是6Z油滴的半径。经过变换及修正，可得斯托兑斯定律:6瓜1pa其中b是修正常数，b=6.17X10-6m•cmHg,p为大气强，单位为厘米求高。至于油滴匀速下降的速度可用下法测出：当两极板间的电压V为零时，设油滴匀速卜'降的距离为/,时间为t,则最后得到理论公式.•3(5)【实验仪器I根据实验原理，实验仪器一一密立根汕滴仪，应包括水平放置的平行极板（汕滴盒），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

4、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阁4。阁4【实验内容】1.调整仪器将仪器放平稳，调节仪器底部左右两只调平螺丝，使水准泡指示水平，这时平行极板处于水平位置。预热io分钟，利用预热时间从测:W:显微镜屮观察，如果分划板位置不正，则转动目镜头，将分划板放正，目镜头要插到底。调节接目镜，使分划板刻线清晰。将油从油雾室旁的喷雾口喷入（喷一次即可），微调测量显微镜的调焦手轮，这时视场中即出现大量清晰的油滴，如夜空繁星。对MOD—5C型与CCD—体化的屏显油滴仪，则从

5、监视器荧光屏上观察油滴的运动。如汕滴斜向运动，则可转动显微镜上的圆形CCD,使汕滴垂直方向运动。2.练习测量（1）练习控制油滴如果用平衡法实验喷入油滴后，加工作（平衡）电压250伏特左右，工作电压选择开关置“平衡”档，驱走不需要的油滴，直到剩下几颗缓慢运动的为止。注视其中的某一颗，仔细调节平衡电压，使这颗油滴静止不动。然后去掉平衡电压，让它自由下降，下降一段距离后再加上“提升”电压，使油滴上升。如此反复多次地进行练习。（2）练习测量汕滴运动的时间任意选择几颗运动速度快慢不同的油滴，用计时器测出它们下降

6、一段距离所需要的时间。或者加上一定的电压，测出它们上升一段距离所需要的时间。如此反复多练几次。（3）练习选择油滴选的油滴体积不能太大，太大的油滴虽然比较亮，但一般带的电量比较多，下降速度也比较快，时间不容易测准确。若油滴太小则布朗运动明显。通常可以选择平衡电压在200伏特以上，在10s左右时间内匀速下降2mm的油滴，其大小和带电量都比较合适。（4）练习改变油滴的带电量对MOD—5B、5BC、5BCC型密立根汕滴仪，可以改变油滴的带电量。按下汞灯按钮，低压汞灯亮，约5s,油滴的运动速度发生改变，这时油滴

7、的带电量已经改变了。1.正式测量静态（平衡）测量法用平衡测镒法时要测縫的有两个:W:,—个是平衡电压V,另一个是油滴匀速卜'降一段距离所需要的时间tg。仔细调节“平衡电压”旋钮，使油滴置于分划板上某条横线附近，以便准确判断山这颗油滴是否平衡了。当油滴处于平衡位罝，选定测量的一段距离（一般取l=0.200cm比较合适），然后把开关拨向“下降”，使油滴自由下落。测量油滴匀速下降经过选定测量距离所需要的时间te,为了在按动计时器时有思想准备，应先让它下降一段距离后再测量时间。测量完一次后，应把开关拨向“平衡

8、”，做好记录后，再拨向“提升”，加大电场使油滴冋到原来高度，为下次测量做好准备。对同一颗油滴应进行3〜5次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压。用同样的的方法对多颗油滴进行测量。【数据处理】（1）静态（平衡）测量法根据式:其屮：P为油的密度981kg/立方米g为重力加速度n空气粘滞系数1为油滴匀速下降的距离b为修正常数P为大气压强d为平行极板间距离将以上数据代入公式得：g=9.8m•s'2q=1.83XIO'5kg•m1•sl=2.00X10'3mb=