文档介绍：密立根油滴实验
Millikan’s oil-drop experiment
密立根简介
密立根()是著名的实验物理学家,1907年开始他在总结前人实验的基础上着手电子电荷量的侧量研究,之后改以为微小的油滴作为带电体,进行基本电荷量的测量,并于1911年宣布了实验结果,证明了电荷的量子化。此后,密立根又继续改进实验,在前后十余年里做了上
千次实验,取得了可靠的结果,最早完成了基本电荷量的测量工作。密立根的实验设备简单而有效,构思和方法巧妙而简洁,他采用了宏观的力学模式来研究微观世界的量子特性,所得数据精确而且结果稳定,是一个著名的启发性实验被誉为实验物理的典范。由于密立根在测量电子电荷以及在光电效应等方面的杰出成就而获得1923年诺贝尔物理学奖。
实验目的
1 通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量,验证电荷的不连续性,并测定电子电荷。
2 了解掌握密立根油滴实验的设计思想、实验方法和实验技巧。
3、训练物理实验时应有的坚韧不拔的精神和严谨的科学态度。
实验仪器
ZKY-MLG密立根油滴仪、喷雾器、处理数据的计算机
D成像系统、油滴盒、监视器等部件组成。
平衡电压调节旋钮可以调整极板之间的电压,用来控制油滴的平衡、下落及提升。 极性切换按键用来切换上下极板的正负极性;工作状态切换按键用来切换  仪器的工作状态;平衡、提升按键可以控制油滴平衡或提升;确认按键可以将测量数据显示在屏幕上,
CCD成像系统
喷雾器
实验仪器
1)动态法测油滴带电量(非平衡法)
一个质量为,带电量为q的油滴处在两块平行极板之间,在平行极板未加电压时,油滴受重力作用而加速下降。由于空气阻力的作用,下降一段距离后,油滴将作匀速运动,其速度为,这时重力与阻力平衡。则有:
( 为与油滴同体积空气质量; 为粘滞阻力)
实验原理
(1)
当在平行极板上加电压U时,油滴处在场强为E的静电场中,设电场力qE与重力相反,使油滴受电场力加速上升,由于空气阻力作用,上升一段距离后,油滴所受的空气阻力、重力与电场力达到平衡,油滴将以匀速上升,此时速度为,则有:
实验原理
(2)
将(1)(2)联立得到
d
U
qE
mg
将代入q关系式得到:
实验原理
又半径为r的油滴视重为
由斯托克斯定律得到: k=6лηr (k为粘度)
将k带入到
得到:
将上升和下降速度代入q,再考虑到η的修正(对于半径小到 m的油滴,油滴半径近似于空气中气隙的大小,空气介质不能再认为是均匀的,而斯氏定律只对均匀介质才是正确的,因而斯托克死定律应修正。):
实验时取油滴匀速下降和匀速上升的距离相等,设都为s,测出油滴匀速下降的时间,匀速上升的时间为,则
实验原理
(p为空气压强,b为修正值,常数)得到:
调节平行板间的电压,使油滴不动, =0,即→∞,由式(3) 可求得:
实验原理
静态法测油滴带电量(平衡法)
(4)
上式即为静态法测油滴电荷的公式,电压U是恰好能够使带电油滴静止在电场中所需电压,我们称它为平衡电压。
(3)