最新版密立根油滴实验报告.docx

肃 For personal use only in study and research; not for commercial use 薀密立根油滴实验 电子电荷的测量 肅【实验目的】 1. 2.蒃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。 3. 4.羀通过实验过程中，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。 5. +7///W/7///////4 ( 1 oE 7////////H 图16.莇学习和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想和 图1 构思。 袂【实验原理】 1. 2.薁静态（平衡）测量法 荿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， + 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，这时: 肇 mg =qE =q ⑴ d 羃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夕卜，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后，阻力fr与重力 y 1 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： 蚀 fr 二 6 a vg 二 mg （2） 袈其中 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： 6 a vg 6 a vg pa 羅其中b是修正常数， b=6.17 x 10-6m ? cmHg,p为大气压强，单位为厘米汞高。 肂至于油滴匀速下降的速度 vg，可用下法测出：当两极板间的电压 V为零时，设油滴匀速 下降的距离为丨，时间为t，贝U l 芈vg =- ⑷ tg 薈最后得到理论公式: 18 18二 3. 4?膀动态（非平衡）测量法 蚇非平衡测量法则是在平行极板上加以适当的电压 蚇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 U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： (6) 袃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 u下降，这时： (7)薃 6二 vg 二 (7) 螅(8)羅【实验仪器】莁化简，并把平衡法中油滴的质量代入，得理论公式: 螅 (8) 羅【实验仪器】 蚁 蚁根据实验原理，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。 螀 MOD －5 型密立根油滴仪的基本外形和具体结构示于图 4。 薅 螂【实验内容】 螀1.调整仪器 艿将仪器放平稳，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 10 分钟，利用预热时间从测量显微镜中观察，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。 芅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。 螄对 MOD －5C 型与 CCD 一体化的屏显油滴仪，则从监视器荧光屏上观察油滴的运动。 如油滴斜向运动，则可转动显微镜上的圆形 CCD ，使油滴垂直方向运动。 膂2.练习测量 虿（ 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。 羆（2）练习测量油滴运动的时间 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。 袅（ 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。 芀（4）练习改变油滴的带电量 对 MOD －5B、5BC、5BCC 型密立根油滴仪