密立根油滴實(shí)驗(yàn)--實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共6頁(yè))

1、密立根油滴實(shí)驗(yàn)-實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、 通過(guò)對(duì)帶電油滴在重力場(chǎng)和靜電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的測(cè)量，驗(yàn)證電荷的不連續(xù)性，并測(cè)定電子電荷的電荷值e。 2、 通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)儀器的調(diào)整、油滴的選擇、耐心地跟蹤和測(cè)量以及數(shù)據(jù)的處理等，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真和一絲不茍的科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和態(tài)度。 3、 學(xué)習(xí)和理解密立根利用宏觀量測(cè)量微觀量的巧妙設(shè)想和構(gòu)思。二、實(shí)驗(yàn)原理：一、實(shí)驗(yàn)原理1、靜態(tài)（平衡）測(cè)量法 用噴霧器將油滴噴入兩塊相距為d的平行極板之間。油在噴射撕裂成油滴時(shí)，一般都是帶電的。設(shè)油滴的質(zhì)量為m，所帶的電量為q，兩極板間的電壓為V ，如圖 1 所示。 圖1如果調(diào)節(jié)兩極板

2、間的電壓V ，可使兩力達(dá)到平衡，這時(shí)： (1)為了測(cè)出油滴所帶的電量q，除了需測(cè)定平衡電壓V 和極板間距離d 外，還需要測(cè)量油滴的質(zhì)量m。因m很小，需用如下特殊方法測(cè)定：平行極板不加電壓時(shí)，油滴受重力作用而加速下降，由于空氣阻力的作用，下降一段距離達(dá)到某一速度后，阻力與重力mg平衡，如圖 2 所示（空氣浮力忽略不計(jì)），油滴將勻速下降。此時(shí)有： (2)其中是空氣的粘滯系數(shù)，是油滴的半徑。經(jīng)過(guò)變換及修正，可得斯托克斯定律： (3)其中b是修正常數(shù)， b=6.17×10-6m·cmHg,p為大氣壓強(qiáng)，單位為厘米汞高。 圖2至于油滴勻速下降的速度，可用下法測(cè)出：當(dāng)兩極板間的電壓V為

3、零時(shí),設(shè)油滴勻速下降的距離為，時(shí)間為t ，則 (4)最后得到理論公式： (5)2、動(dòng)態(tài)（非平衡）測(cè)量法非平衡測(cè)量法則是在平行極板上加以適當(dāng)?shù)碾妷篤 ，但并不調(diào)節(jié)V 使靜電力和重力達(dá)到平衡，而是使油滴受靜電力作用加速上升。由于空氣阻力的作用，上升一段距離達(dá)到某一速度 后，空氣阻力、重力與靜電力達(dá)到平衡（空氣浮力忽略不計(jì)），油滴將勻速上升，如圖 3 所示。這時(shí)： （6）圖3當(dāng)去掉平行極板上所加的電壓V 后，油滴受重力作用而加速下降。當(dāng)空氣阻力和重力平衡時(shí)，油滴將以勻速 下降，這時(shí)： （7）化簡(jiǎn)，并把平衡法中油滴的質(zhì)量代入，得理論公式： （8）三、實(shí)驗(yàn)儀器： 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)儀器密立根油滴儀，應(yīng)包

4、括水平放置的平行極板（油滴盒），調(diào)平裝置，照明裝置，顯微鏡，電源，計(jì)時(shí)器（數(shù)字毫秒計(jì)），改變油滴帶電量從q變到q的裝置，實(shí)驗(yàn)油，噴霧器等。MOD5 型密立根油滴儀的基本外形和具體結(jié)構(gòu)示于圖 4。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：思考題(1)若平行極板不水平，對(duì)測(cè)量有何影響？ 若不水平，油滴不會(huì)垂直運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)距離難以計(jì)算，且垂直方向平衡時(shí)收到的力大于重力(2)如何選擇合適的油滴進(jìn)行測(cè)量？ 下落0.2mm用時(shí)15到30s之間，所加電壓大于200 (3)為什么要靜止和勻速？實(shí)驗(yàn)上怎樣做才能保證油滴做勻速運(yùn)動(dòng)？ 靜止或勻速時(shí)油滴才能受力平衡。從起始線靜止開(kāi)始，過(guò)一段時(shí)間經(jīng)過(guò)下方測(cè)量線再開(kāi)始測(cè)量(4)怎樣區(qū)別油滴所帶電荷量的改變和測(cè)量時(shí)間的誤差？ 如果平衡電壓變化過(guò)大，則說(shuō)明帶電量發(fā)生了改變(5)為什么向油霧室噴油時(shí)要使兩極板短路 使其中不存在電場(chǎng)，大量油滴可以通過(guò)重力自然進(jìn)入兩基板之間。五總結(jié)本實(shí)驗(yàn)利用電壓、運(yùn)動(dòng)時(shí)間等這些可以直接測(cè)量和控制的宏觀物理量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀物理量電子電量的測(cè)量。把宏觀的電量通過(guò)油滴這個(gè)在宏觀微小但在微觀又較大的媒介與微觀的電子電量聯(lián)系起來(lái)，可以說(shuō)是一種極其有創(chuàng)造力的做法。在測(cè)量的過(guò)程中，關(guān)鍵點(diǎn)在于如何找到合適的油滴，這十分要求實(shí)驗(yàn)者的耐心和觀察能力。比較的方式是找到大量油滴后將電