密立根油滴實驗

密立根油滴實驗龍巖學院基礎物理實驗中心整理ppt實驗介紹

密立根(BobertAndrewMillikan)1868年3月22日生于美國伊利諾斯州的莫里森鎮(zhèn)他的父親是鎮(zhèn)上的牧師。他生活和工作在一個以物理學最富革命性的發(fā)展為其特征的時期，在這段時期建立的許多概念構成了我們今天物理觀念的基礎。

密立根設計了一種研究油滴在電場和重力場作用下運動的方法。這一實驗后來被稱做油滴實驗，比起較早的方法這是一項重大改進，用它得到了可靠并且可以重復測量的電子電荷值。密立根令人信服地證明了電荷的不連續(xù)性，這對最終建立物質(zhì)的原子論有著重大的作用。整理ppt目錄1.實驗原理2.實驗儀器3.實驗內(nèi)容4.實驗拓展整理ppt1.實驗原理

用噴霧器將油噴入兩塊相距為d的水平放置的平行極板之間，油在噴射撕裂成油滴時，一般都帶上電荷，假如油滴的質(zhì)量為m，所帶的電量為q，兩極板間的電壓為U。油滴在極板間同時受到重力和電場力兩個力的作用。E為兩極板間的電場強度。

dUqemgE整理pptmgf1f2此時油滴會靜止地懸浮在電場中，并保持平衡。

如果調(diào)節(jié)兩極板間的電壓U可使重力和電場力平衡，則有關系式：

平行板不加電壓時，油滴在空氣中自由下落，下落過程中受三個力的作用：重力mg；空氣浮力f1；空氣對它的阻力f2。

整理ppt

由于表面張力的作用，油滴一般呈小球狀。設油滴的密度為ρ，半徑為a，則油滴的質(zhì)量m為：重力及空氣浮力可表示為：整理ppt

空氣阻力可表示為

當油滴下落速度達到某一數(shù)值時，油滴所受合外力等于零時，油滴勻速下降。此時有：整理ppt

當>>時，空氣浮力可以忽略。有

實驗中油滴半徑約為10-6m左右，此半徑與空氣分子間的間隙大致相等，因此空氣的粘滯系數(shù)修改為：斯托克斯定律修改為整理ppt最終可得：

此式是本實驗的基本公式。式中b為修正常數(shù)，b=6.17×10-6m米.厘米汞高，p為大氣壓強，單位為厘米汞高。整理ppt2.實驗儀器密立根油滴儀，電壓顯示計時顯示油霧室平衡水泡CCD物距調(diào)節(jié)平衡電壓調(diào)節(jié)電壓轉(zhuǎn)換開關電源開關計時鍵整理ppt顯示器開關對比度調(diào)節(jié)亮度調(diào)節(jié)垂直顯示調(diào)節(jié)水平顯示調(diào)節(jié)整理ppt3.實驗內(nèi)容用靜態(tài)（平衡）法測定電子的電荷

要求：1、 熟悉儀器的使用 2、 調(diào)整儀器 3、 練習控制油滴 4、 練習選擇油滴 5、 對同一油滴進行25—30次測量

整理ppt調(diào)整儀器

水平調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)水平螺絲，使水準泡指示水平，極板處于水平位置，電場方向與重力平行。

打開電源開關，使儀器予熱10分鐘

整理ppt顯示器調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)監(jiān)視器的對比度和亮度旋鈕使監(jiān)視器屏幕處于極不太亮又不太暗的狀態(tài)。 噴油前的準備：工作電壓選擇：開關扳向“下落”位置，將專用油從噴霧口噴入（只噴一次少量即可），從監(jiān)視屏上可看到大量的油滴。整理ppt

如果油滴看不到，或是看不清，可能是 CCD的物距不合適，或是監(jiān)視器的亮度或?qū)Ρ?度不合適，應該進行調(diào)整。

如油滴斜向運動，可轉(zhuǎn)動顯微鏡上的圓形CCD，使油滴沿垂直方向運動。整理ppt控制油滴：

測量數(shù)據(jù)之前應熟練掌握控制油滴的技巧。方法是：在平行極板上加平衡電壓250伏左右，工作電壓選擇開關置“平衡”檔，趨走不需要的油滴，直到剩下幾顆緩慢運動的為止。注意其中的一顆，仔細調(diào)節(jié)平衡電壓，使這顆油滴靜止不動。然后去掉平衡電壓，讓它自由下降，下降一段距離后再加“提升”電壓，使油滴上升。如此反復多次地進行練習。整理ppt選擇油滴

選擇的油滴不能太大，太大的油滴雖然較亮，但帶電量比較多，下降速度較快，時間不容易測準確。太小的油滴布朗運動明顯。通常選擇平衡電壓200伏左右時（需要仔細調(diào)節(jié)平衡電壓），使某個油滴靜止不動，然后去掉平衡電壓（即把工作電壓選擇開關扳向“下落”位置），按下計時按鈕，尋找在10秒以上時間內(nèi)勻速下降2毫米的油滴（這時其大小和帶電量比較適當）。整理ppt1）

測量時間： 實驗中需直接測量平衡電壓U和油滴勻速下降2毫米距離所用時間t。平衡電壓可從儀器上電壓表直接讀出。時間t的測量方法如下：將已選擇好的油滴升至視野的上方，然后去掉平衡電壓，油滴開始下落，此時是加速運動，不宜記時。下落一段距離后，可認為空氣阻力與重力相等，記時開始。運動距離L（取L=2.00mm），記時停止。記時停止后，應立即加平衡電壓，防止油滴丟失。然后再扳向“提升”，當油滴上升到上方時，再扳向“平衡”。重復上述過程，對同一油滴進行25—30次測量，每次測量開始都要重新調(diào)節(jié)平衡電壓。整理ppt

完成本實驗的關鍵在于控制油滴和選擇合適的油滴。測量數(shù)據(jù)之前應熟練掌握控制油滴的技巧，并選擇合適的油滴。否則就會造成實驗失敗。

實驗中選擇的油滴不能太大，太大的油滴雖然較亮，但帶電量比較多，下降速度較快，時間不容易測準確。太小的油滴布朗運動明顯。通常選擇平衡電壓200伏左右的油滴，這時其大小和帶電量比較適當。注意：每次測量開始都要重新調(diào)節(jié)平衡電壓。

整理ppt4.實驗拓展

2、通過對該攜帶離子的油滴在電場和重力場中行為的研究，證明：所有電荷，不論是怎樣產(chǎn)生的，都是某一確定基本電荷的精確倍數(shù)。密立根油滴實驗做到并證明了以下幾點：

1、使一滴微油滴帶上單個或1—150個之間的任何一個所需數(shù)目的空氣離子。

3、大多數(shù)電離空氣的離子，不論為正還是為負，帶的都是基本電荷。整理ppt

4、所有值得商榷的理論假設都無關地測定出基本電荷的精確值，其淮確程度只受空氣粘滯系數(shù)測量可達到的精度的限制。

5、直接測定一個分