文档介绍：密立根油滴仪 测油滴电荷
密立根(R. A. Millikan 1868-1953)
(获诺贝尔物理奖实验)
由美国物理学家密立根(Millikan R. A.)完成;
是物理学发展史上具有重要意义的实验。这一实验首次证明了电荷的不连续性;
测定基本电荷e=×10-19库仑,电子电荷是物理学中基本常数之一;
密立根油滴实验设计精巧,设备简单,而实验结论意义重要,密立根由于这一杰出工作和在光电效应方面的研究成果而荣获1923年诺贝尔物理奖。
背景介绍
用静态法测量油滴带电量,并计算基本电荷量;
通过实验数据揭示油滴带电的量子性;
通过对实验仪器的调整,油滴的选择、测量,以及实验数据处理等,培养学生严谨的科学实验态度;
D图像传感器的应用,学****电视显微测量方法。
实验目的
用喷雾器将油喷入水平放置的平行极板之间,油在被喷射撕裂成油滴时,一般都带上电荷。油滴在极板间同时受到重力和电场力两个力的作用。油滴质量为m,带电为q,两极板间距为d、电压为U、电场强度为E。
实验原理
利用带电荷的微小油滴在均匀电场中运动的受力分析,可将油滴所带的微观电荷量q的测量转化为油滴宏观运动速度的测量。
平行板不加电压时,油滴在空气中自由下落,下落过程中受二个力(空气浮力可忽略)的作用:重力mg ;空气对它的阻力f1。
第一个物理过程
mg
f1
最后油滴作匀速下落有:
由斯托克斯定律知空气阻力可表示为
重力:
斯托克斯定律是以连续介质为前提的,对于半径小到10-6m的微小油滴,不能将空气看作连续介质,因此空气的粘滞系数修改为:
阻力:
mg
fe
如果调节两极板间的电压U 可使重力和电场力平衡,则有关系式:
此时油滴会静止地悬浮在电场中,并保持平衡。
第二个物理过程
fz
最终可得:
此式是本实验计算油滴电荷的基本公式。式中b 为修正常数,b=×10-6米·厘米***高,p为大气压强,单位为厘米***高。其中tg为油滴下降L距离所测量的时间。具体见书本P234
指平衡电压
条件:U=VB
现象:静止
指下落时间
条件:U=0
现象:匀速下降
实验仪器
电压显示
计时显示
平衡水泡
CCD物距调节
平衡电压调节
平衡电压开关
电源开关
计时键
MOD-5型油滴仪包括:
油滴盒,测量显微镜,数字电压表,电压调节,工作电压反向开关,升降电压调节旋钮,D和监视器
油滴上升开关
油滴下落开关
油滴盒结构:油滴盒是由两块经过精磨的平行极板,,油滴从油雾室经油雾孔落入小孔,进入上下极板之间。油滴盒防风罩前装有测量显微镜,用以观察平行极板间的油滴。测量显微镜目镜,用以测量油滴运动的距离。
2mm 4格
亮度,对比调节