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这是大学物理实验的呢，还没做这来...
密立根油滴实验
山东农业大学物理实验教学中心
密立根(Robert Andrews Millikan)是著名的实验物理学家.1913年,他以闻名的油滴实验证实电子的存在,并测定了电子的电荷值,电子的普遍存在从此得到令人信服的证明 .由于密立根在测量电子电荷量等方面的杰出成就而荣获1923年诺贝尔物理学奖.
密立根的实验设备简单而有效,构思巧妙并且方法简洁,测得数据精确且结果稳定,是一个著名的有启发性的实验,被誉为物理实验的典范.
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,培养学生严谨的科学实验态度.
3.学习密立根油滴实验的设计思想.
【实验目的】
测量带电物体所带的电量,有平衡测量法和动态测量法.本实验采用平衡测量法.
【实验原理】
1.库仑力与重力平衡
2.空气阻力与重力平衡
1.库仑力与重力平衡:用喷雾器将油滴喷入两块相距为d的水平放置的平行极板之间,当油在喷射时,由于喷射分散发生摩擦,油滴一般都是带电的.设油滴的质量为m,所带的电量为q,两极板间的电压为V,则油滴在平行极板间将同时受到两个力的作用,一个是重力mg,一个是静电力qE . 调节两极板间的电压V,可使该两力达到平衡.即
2.空气阻力与重力平衡: 平行极板不带电的情况,油滴受重力作用而加速下降,但受空气阻力的作用(空气阻力与物体运动速度成正比),下降一段距离达到某一速度后,阻力与重力平衡(空气浮力忽略不记),油滴将匀速下降,根据斯托克斯定律,油滴匀速下降时:
式中η 是空气的粘滞系数,a是油滴的半径,Vg=l/tg .
由喷雾器喷出的小油滴的半径r是微米数量级,考虑到空气此时不能看着连续介质,其粘度需要修正,可推导最终的测量表达式为
对于具体的实验,可得:
3.测量表达式
密立根实验装置
监视器屏幕
油滴盒
喷雾器
【实验仪器】
电压显示
计时显示
油雾室
平衡水泡
CCD物距调节
平衡电压调节
电压转换开关
电源开关
计时键
1.油滴喷雾口 2. 油雾孔开关
3. 油雾孔 4. 油滴盒的平行极板
油滴盒
监视器的屏幕
调整仪器
(1)调节左右两只调平螺丝,使水准泡指示水平.
(2)喷雾,调节显微镜的调焦手轮,使视场中出现大 量清晰的油滴;并调节监视器的亮度旋钮,使视场亮度适宜.
2. 练习测量
练习控制油滴运动,驱散多余油滴,选取合适油滴(通常选择平衡电压在200—300V,在20-30秒内匀速下落2毫米的油滴,其大小和带电量比较合适 ).
3. 正式测量
(1)找合适的油滴.
(2)移动到某横线附近,细调平衡电压,使油滴静止.
(3)移动到零刻度线以上,选择下落档,测量运动时间.
【实验内容】
(1)对同一油滴,运动时间和平衡电压各测量5次.
注意:每次必须重新调整平衡电压并做记录.整个测量过程中都要对油滴进行跟踪,以免油滴丢失.
4. 实验要求
(2)用同样的方法,对5个油滴分别进行测量.
5.数据处理
倒过来验证方法
1. 如果上下极板不水平,对测量结果有什么影响
2. 为什么不能选择视场中太亮或太暗的油滴
3. 如果发现油滴有横向运动,能否正常测量
高压电源调节置于0位置，旋开油滴室盖子，把水准器放置在上极板面上，利用调平螺钉将油滴室内的平行板电容器板面调节水平。调节显微镜目镜，使分划板刻线明显清晰。再把大头针插入上板小孔中，调节光源角度，直到从显微镜中观察大头针周围光场最明亮、范围最大和光强均匀为止，然后拨出大头针拧上盖子准备喷油。由于本步骤要调节电容器极板，谨防极板带电，应由教师调节。
用喷雾器将油滴喷入油滴室内，从显微镜中观察油滴运动情况。实验时先找一个合适的油滴（较小的油滴，运动较缓慢，所带电量小于5个基本电量），使它自由落下，然后再加上电场使它向上运动（上升太快或太慢就适当调节电压）。这样在重力和电场力交替作用下，让油滴反复上升、下落若干次，在整个视场内都可以看得很清楚，否则需要重新选择。
实验完毕即切断电源。
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