31密立根油滴试验

实验三十九密立根油滴实验指导教师：陈晓旭一、背景介绍美国物理学家密立根在1909年—1917年所做的测量微小油滴上带所电荷的工作（即油滴实验），在全世界享负盛名，堪称物理实验的典范。Millikan在这一实验工作中花费了近10年的心血，而取得了有重大意义的研究成果。密立根油滴实验的成就:(1)证明电荷的不连续性，所有物体所带电荷都是基本电荷e的整数倍（电荷的量子化）。(2)测量并得到了基本电荷即为电子电荷，其值为。现公认e是基本电荷，对其值的测量测量精度不断提高，目前给出的最好结果为：正是由于这一实验成就，他荣获了1923年诺贝尔物理奖。八十多年过去了，物理学发生了根本变化，而这个实验又重新站到了实验物理的前列。近年来，根据这一实验的设计思想改进的用磁漂浮方法测量分数电荷的实验，使古老的实验又焕发青春，说明Millikan油滴实验富有巨大的生命力。c-19101.60ec-191049)000.00003(1.6021773e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，并测定基本电荷的电荷值。2．通过对实验仪器的调整，油滴的选择、跟踪和测量，以及实验数据处理等。3.培养学生严谨的科学实验态度。二.实验原理测量带电物体所带的电量，按油滴作匀速运动或静止两种运动状态分类，有动态测量法和平衡测量法。本实验采用平衡测量法。密立根油滴仪（ZKY-MLG-5）、显示器、喷雾器、钟油实验仪器：)3(6)2()1(000000fvfvfrfmgmggvfffmg1.动态测量法油滴在重力场中下降，且不受电场力)11(1)11()/(1)(29)10(1)9()()(218)8()(29)7(34)6()5(6)4(0232321)(][0,0030frffrffervrevrtUttprbsgdqprbUvvvggdqgvrrmdUqqEfrffffmgfftsvrrtsv油滴在电场中上升2.平衡测量法)16(1111)15(023][0prbtUCqdUqfmgf)14(111)11(1)13()(29)12()()(29232121][][][003prbtttUCqtgsrgsdCfrff对于动态法实验中只需要测U、tf、tr对于平衡测量法实验中只需要测平衡电压U、下落s的时间tf。3.实验装置实验步骤：一、仪器调整：1、调节水准仪，使主机放置平稳，打开主机与显示器电源。2、设置参数：选择平衡法。二、测量练习：1、熟悉0V电压、工作电压、提升电压设置、记时。2、选择电量合适的油滴a、将工作电压设置为150V左右，然后喷油。b、调节显微镜焦距，在屏幕上找到油滴。c、找出移动速度缓慢的油滴（如迅速下落，说明油滴受电场力向下，迅速上升，说明油滴带电量太大。）。3、选择大小合适的油滴a、选择下落1.6mm高度的时间满足20-40秒。三、正式测量：a、将油滴移动到某条横线，调整工作电压，观察半分钟，使油滴此位置附近漂移不大，认为此电压为平衡电压U。b、测出油滴匀速下落1.6mm所用时间tf。c、对同一油滴测量5次，同时选择不同的6颗油滴进行测量。d、填写表一、表二计算出最后结果。油滴次数U/Vtf/s油滴次数U/Vtf/s油滴次数U/Vtf/s112131222333444555平均平均平均油滴次数U/Vtf/s油滴次数U/Vtf/s油滴次数U/Vtf/s415161222333444555平均平均平均数据记录与处理：用平衡法：共测量6个油滴，每个油滴测5次数据表1：测量元电荷电量原始数据油滴123456n。nCq1910/Cei1910/Ce1910/数据表2：数据分析测量结果和不确定度的分析：测量结果ueeeuueeeueAiiA)()16()()(612注意事项：1、油滴选择2、喷油一两次即可，不要喷太多，以免堵塞小孔。3、喷雾器使用下周实验：313教室实验8液体表面张力使用P104页拉脱法还要预习P27最小二乘法