文档介绍:密立根油滴实验
实验简介
密立根(Robert Andrews Millikan,1868~1953)。1887年入奥柏森大学后,从二年级起被聘在初等物理班担任教员,他很喜欢这线中的“α粒子、高速电子、质子、中子、正电子和V量子。改变了过去“宇宙线是光子”的观念。尤其是他用强磁场中的云室对宇宙线进展实验研究,导致他的学生安德森在1932年发现正电子。(精品文档请下载)
1921年起,密立根任教于加利福尼亚理工学院,他的努力有助于使该校成为世界上最著名的科学中心之一。1953年12月19
在加利福尼亚的帕萨迪纳逝世。(精品文档请下载)
选自:《物理老师手册》
[实验目的]
(1)理解密立根油滴仪的构造和测定电子电荷的设计思想和方法
(2)理解CCD图像传感器原理和电视显微测量方法
(3)掌握动态法和平衡法测量电子电荷方法、验证电荷的颗粒性
[实验仪器]
密立根油滴仪(注意型号)(监视器、主机)、钟油、喷雾器等。
[实验原理]
1、油滴在平板电容器间所受到的力
重力: ,电场力:
浮力: ,粘滞力:
其中:
—为重力加速度
—油滴密度
—空气密度
—电场强度
—油滴带电量
-油滴半径
-空气对小液滴的粘滞系数
—油滴的运动速度
如以以下图所示: (精品文档请下载)
+
-
2、油滴大小确实定
设油滴下落的速度为(认为匀速),有
①
由此得到:
②
3、油滴带电量确实定
(1)假设油滴向上运动,并设其匀速运动时,运动速度为,那么四力平衡,所以有:
③
将①+③式,再将②式代入,所以有:
④
(2)假设油滴悬浮不动,即,那么④式就可写为:
⑤
这是(1)的特殊情况.
4、油滴大小的修正
上述粘滞系数,应是细小的油滴在空气中的粘滞系数,它跟较大的物体在空气中的粘滞系数
有差异, 是确定的值,而却随而改变。原因是当油滴的半径小到跟空气分子的平均自由程已可以比较时,油滴所受到的粘滞力和油滴的半径之间有较为复杂的关系,理论和实验得出粘滞力一级近似表达式为:,通常我们将部分作为空气对细小油滴的粘滞系数,并用表示。(精品文档请下载)
⑥
显然油滴半径越小运动时受到的粘滞作用也越小,即粘滞系数越小。式中是电容器内的气压,单位是帕斯卡,为由实验确定的参数。(精品文档请下载)
因此我们可以再通过②式便可以得出计算油滴半径的公式
⑦
5、油滴带电量的实验计算公式
油滴的运动是用监视器去观察的。设监视器上上下两根叉丝之间的间隔 为,油滴的像通过那两根叉丝之间的间隔 所用的时间为,油滴的平均速度即为,设这一过程是匀速运动,故(精品文档请下载)