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1、密力根油滴試驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)背景 美國(guó)物理學(xué)家密立根花費(fèi)了近十年的心血,從1909年至1917年完成了證明電荷的布連續(xù)性(具有顆粒性)且所有電荷都是基本電荷e的整數(shù)倍實(shí)驗(yàn),即“油滴實(shí)驗(yàn)”。并測(cè)量得到了基本電荷為電子電荷,其值為庫(kù)侖?!坝偷螌?shí)驗(yàn)”在全世界享負(fù)盛名、堪稱物理實(shí)驗(yàn)的典范。密立根因此在1923年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 幾十年過(guò)去了,由于測(cè)量?jī)x器精度的提高,基本電荷的最好值為e=1.6021773110-19庫(kù)侖。近幾年根據(jù)“密立根油滴實(shí)驗(yàn)”的設(shè)計(jì)思想改進(jìn)的用磁漂浮的方法測(cè)量分?jǐn)?shù)電荷的實(shí)驗(yàn),延續(xù)了油滴實(shí)驗(yàn)的生命力,進(jìn)一步證明了其重要性。2實(shí)驗(yàn)原理 一個(gè)質(zhì)量為m,帶電量為q的油滴處在二塊平行極板之

2、間,在平行極板未加電壓時(shí),油滴受重力作用而加速下降,由于空氣阻力的作用,下降一段距離后,油滴將作勻速運(yùn)動(dòng),速度為Vg,這時(shí)重力與阻力平衡(空氣浮力忽略不計(jì)),如圖三所示。根據(jù)斯托克斯定律,粘滯阻力為mgfcvg d qe mg V 圖二圖一3實(shí)驗(yàn)原理式中 是空氣的粘滯系數(shù),a 是油滴的半徑。這時(shí)有 當(dāng)在平行極板上加電壓V時(shí),油滴處在場(chǎng)強(qiáng)為E的靜電場(chǎng)中,設(shè)電場(chǎng)力qE與重力相反,如圖四所示,使油滴受電場(chǎng)力加速上升,由于空氣阻力作用,上升一段距離后,油滴所受空氣阻力重力與電場(chǎng)力達(dá)到平衡(空氣浮力忽略不計(jì)),則有地將以勻速上升,此時(shí)速度為Ve, 則有: 又因?yàn)?4實(shí)驗(yàn)原理有上述、式可解出 (4) 5實(shí)驗(yàn)儀器圖三6實(shí)驗(yàn)儀器圖四7操作指南:調(diào)節(jié)調(diào)平手輪,使水準(zhǔn)儀氣泡居中。調(diào)解目鏡使分劃板上的刻度清晰。加平衡電壓V,取200300V之內(nèi)即可。油滴的運(yùn)動(dòng)距離L取1.5mm。(取分劃板中心叉絲上下3個(gè)格)噴霧器出口置于油霧杯圓口處,不要放入杯內(nèi)噴。調(diào)節(jié)攝像頭調(diào)節(jié)旋鈕使油滴清晰。選擇的油滴直徑d在0.51mm左右。練習(xí)選下落時(shí)間t在820s內(nèi)的油滴。測(cè)量中隨時(shí)注意平衡

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