密立根油滴實驗原理

1、密立根用了七年功夫研究電子電荷，于密立根用了七年功夫研究電子電荷，于1910年發(fā)表了油滴實驗。年發(fā)表了油滴實驗。這個實驗首次證這個實驗首次證實電荷的量子化實電荷的量子化，測定了電子電荷的正確測定了電子電荷的正確數值。數值。對物理學的發(fā)展起過重要作用。對物理學的發(fā)展起過重要作用。密立根油滴實驗的設計簡明巧妙，方法簡密立根油滴實驗的設計簡明巧妙，方法簡單，而結論卻具有不容置疑的說服力。單，而結論卻具有不容置疑的說服力。實驗物理的精華和典范實驗物理的精華和典范 密立根油滴實驗密立根油滴實驗密立根密立根密立根由于測定了電子電荷和借助光電效應測量出普朗克常數等項成就，榮獲密立根由于測定了電子電荷和借助光

2、電效應測量出普朗克常數等項成就，榮獲1923年諾貝爾物理學獎。年諾貝爾物理學獎。密立根油滴實驗原理圖密立根油滴實驗原理圖通過測量在電場和重力場中運動的帶電油滴的速度，得到油滴所帶電量。通過測量在電場和重力場中運動的帶電油滴的速度，得到油滴所帶電量。密立根油滴實驗密立根油滴實驗原理原理 質量質量m,帶電量為帶電量為q的油滴，在兩塊加有電壓的油滴，在兩塊加有電壓V的平行極的平行極板之間受兩個力的作用（如圖）。若調節(jié)極板間的電壓板之間受兩個力的作用（如圖）。若調節(jié)極板間的電壓V ,使兩力達到平衡，這時：使兩力達到平衡，這時：dVqqEmgVmgdEmgq334am a-油滴半徑，約油滴半徑，約10-

3、6m -油滴密度油滴密度平行極板不加電壓時，油滴受重力作用而加速下降。由于空氣阻力的作用，下降平行極板不加電壓時，油滴受重力作用而加速下降。由于空氣阻力的作用，下降一段距離后，油滴以均勻速度一段距離后，油滴以均勻速度 vg 下降，這時重力與阻力平衡（空氣浮力忽略不下降，這時重力與阻力平衡（空氣浮力忽略不計），根據計），根據斯托克斯定律斯托克斯定律 - 空氣粘滯系數空氣粘滯系數grvafmg6gvag29 油滴質量的測定油滴質量的測定：考慮油滴的直徑與空氣分子的間隙相當，空氣已不能看成是連續(xù)介質，其粘滯系數考慮油滴的直徑與空氣分子的間隙相當，空氣已不能看成是連續(xù)介質，其粘滯系數應作如下修正應作如

4、下修正 ：Pab1修正后的半徑是：修正后的半徑是：Pabgvag1129上式根號中還包含油滴的半徑上式根號中還包含油滴的半徑a ，因為它處于修正項中，不須，因為它處于修正項中，不須十分精確，故它仍可用于計算。十分精確，故它仍可用于計算。 b-常數P-大氣壓強均勻速度均勻速度 的測定：的測定： gv當電壓當電壓V=0時，設油滴在平行極板間做勻速下降的距離為時，設油滴在平行極板間做勻速下降的距離為l，時間為，時間為t，則，則 ：tlvgVdPabtlgq231218靜態(tài)靜態(tài)( (平衡平衡) )法法測油滴電荷的測油滴電荷的公式公式實驗發(fā)現，所有油滴所帶的電量均是某一最小電荷的整數倍，該最實驗發(fā)現，所

5、有油滴所帶的電量均是某一最小電荷的整數倍，該最小電荷值就是電子電荷。小電荷值就是電子電荷。油滴實驗裝置示意圖油滴實驗裝置示意圖油滴盒，油滴照明裝置，調平油滴盒，油滴照明裝置，調平系統(tǒng)，測量顯微鏡，供電電源系統(tǒng)，測量顯微鏡，供電電源以及電子停表，噴霧器等以及電子停表，噴霧器等 油滴盒是由兩塊經過精油滴盒是由兩塊經過精磨的金屬平板，中間墊磨的金屬平板，中間墊以膠木圓環(huán)，構成平行以膠木圓環(huán)，構成平行板電容器。在上板中心板電容器。在上板中心處有落油孔，使微小油處有落油孔，使微小油滴可以進入電容器中間滴可以進入電容器中間的電場空間。的電場空間。膠木圓環(huán)上有進光孔，膠木圓環(huán)上有進光孔，觀察孔，以便觀察。觀

6、察孔，以便觀察。油滴盒前裝有測量顯微油滴盒前裝有測量顯微鏡，用來觀察油滴。鏡，用來觀察油滴。 3/981mkg2sec/792. 9mg sec/1083. 15mkgml31050. 1cmHgmb61017. 6cmHgP0 .76md31000. 5油的密度油的密度 重力加速度重力加速度 空氣粘滯系數空氣粘滯系數 油滴勻速下降距離油滴勻速下降距離 常數常數 大氣壓強大氣壓強 平行極板間距離平行極板間距離 典型實驗值：典型實驗值：油滴實驗的意義：油滴實驗的意義：（1 1）證明電荷的不連續(xù)性）證明電荷的不連續(xù)性( (具有顆粒性具有顆粒性) )，所有電荷都是基，所有電荷都是基本電荷本電荷e e的整數倍的整數倍。（2 2）測量并得到了基本電荷即為電子電荷，其值為）測量并得到了基本電荷即為電子電荷，其值為e=1.60e=1.60 1010-19-19庫侖。庫侖。目前給出的最好結果為目前給出的最好結果為：e e=(1.60217731=(1.60217731 0.00000049)0.00000049) 1010-19-19庫侖庫侖。課課后作業(yè)：查閱用磁漂浮