密立根油滴实验实验报告

1佛山科学技术学院实验报告课程名称近代物理实验1实验项目密立根油滴实验专业班级12物理学（光电检测）姓名陈铭胜学号2012284113指导教师李斌、朱星成绩日期2014年月日一、实验目的1.理解密立根油滴实验测量基本电荷的原理和方法。2.验证电荷的不连续性，并测量基本电荷的电量。二、实验仪器OM98CCD微机密立根油滴实验仪（主要由油滴盒、CCD电视显微镜、电路箱和22cm监视器等组成）三、实验原理一质量为m、带电量为q的油滴处于相距为d的二平行极板间，当平行极板未加电压时，在忽略空气浮力的情况下，油滴将受重力作用加速下降，由于空气粘滞阻力与油滴运动速度成正比，油滴将受到粘滞阻力作用，又因空气的悬浮和表面张力作用，油滴总是呈小球状。根据斯托克斯定理粘滞阻力可表示为afr6式中：a为油滴半径；为空气的粘滞系数。当粘滞阻力与重力平衡时，油滴将以极限速度υd匀速下降，如图1所示。于是有mgad6(1)油滴喷入油雾室，因与喷咀摩擦，一般会带有n个基本电荷，则其带电量q=ne(n=1,2,3…)，当在平行极板上加上电压U时，带电油滴处在静电场中，受到静电场力qE。当静场电力与重力方向相反且使油滴加速上升时，油滴将受到向下的粘滞阻力。随着上升速度的增加，粘滞阻力也增加。一旦粘滞阻力、重力与静电力平衡时，油滴将以极限速度υu匀速上升，如图2所示。因此有dUqqEamgd6(2)由式（1）及式（2）可得duduuuUdmgq(3)实验报告内容：一.实验目的二.实验仪器（仪器名称、型号、参数、编号）三.实验原理（原理文字叙述和公式、原理图）四.实验步骤五、实验数据和数据处理六.实验结果七.分析讨论（实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等）八.思考题图1油滴受力图2设油滴密度为，其质量为334am(4)由式（1）、（4），得油滴半径2129gad(5)考虑到油滴非常小，空气已经不能看作是连续媒质，所以其粘滞系数应修正为pab/1(6)式中a因处于修正项中，不需要十分精确，按式（5）计算即可。其中b为修正常数，p为空气压强。实验中使油滴上升和下降的距离均为l，分别测出油滴匀速上升时间ut和下降时间dt,则有,uutlddtl(7)将（4）、（5）、（6）、（7）式代入（3）式，可得21231111218ddutttUdpablgq令231218pablgdK所以21111ddutttUKq(8)式（8）是动态法测量油滴电荷的公式。四、实验步骤1.将密立根实验仪器调水平，使得仪器上水泡居中2.测量练习（1）喷雾练习（2）油滴选择（3）调节平衡（4）计时练习3.正式测量（1）用静态法测量（2）用动态法测量五、实验数据和数据处理图2极板间油滴受力图3六、实验结果七、分析讨论（实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等）注意事项：1.油雾喷雾器的油壶不可装油太满，否则喷出的是油注，而不是油雾。长期不作实验时应将油液倒出，并将气囊与金属件分离保管好，以延长使用寿命。2.若显示屏上看不到油滴（油滴盒中没有油滴），有可能上电极“4”中心小孔堵塞，可用头发清理。3.实验过程中极性开关K1拨向任一极性后一般不要再动，使用最频繁的是电压调节开关K2、平衡调节旋钮W以及“计时/停”开关，操作一定要轻而稳，以保证油滴的正常运动。如在使用过程中发现高压突然消失，只需关闭油滴仪电源半分钟后再开机就可恢复正常。误差分析：1.个别油滴质量选取太大，自由下落时间过短，导致计时误差偏大。2.静态法测量时，油滴不能很好平衡在上方，下落时有初速度，故油滴质量偏大，增大了误差。