文档介绍：用密立根油滴仪测电子电量
密立根油滴仪可以测定油滴的电量,并可验证电荷的量子性,即任何带电体所带的电量都是基本电荷的整数倍。密立根油滴仪的设计思想巧妙,其测量油滴电量的方法筒单,而结果却具有不容置疑的说服力。
教学目的
领会密立根油滴实验的设计思想。
掌握密立根油滴仪的使用方法。
运用密立根油滴仪测定油滴的电量,并验证电荷的量子性。
教学要求
提交符合要求的预****报告;
实验操作在三小时内完成,操作正确,数据合格;
写出合格的实验报告。
教学重点和难点
重点:密立根油滴实验的设计思想;
密立根油滴仪的使用方法;
。
难点:密立根油滴仪的调节;
测量显微镜的聚焦;
。
讲解内容(约15分钟)
提问:当带电油滴在电场中处于静态平衡时,受到几个力作用?这几个力之间存在什么关系?
回答:当带电油滴在电场中处于静态平衡时,油滴受到2个力的作用,分别是:重力、电场力。这两个力的大小相等,方向相反,如图1所示。
mg
qE
图1
qE= mg (1) 式中,q是带电油滴的电量,E是电场强度,m是油滴的质量,g重力加速度。
提问:密立根油滴仪是如何得出电场强度E的大小?
回答:在两平行板产生的电场中,电场强度E的大小与平行板之间的电势差U的关系是:
E= (2)
式中,d是两平行板之间的距离。因此,只要测出U、d的大小,即可得到电场强度E。
提问:如何用密立根油滴仪测出带电油滴的质量m?
回答:因为油滴的质量很小,因而其测量方法如下。当平行板间不加电压时,油滴在重力的作
用下降落,在降落过程中将受到空气阻力的作用。因而,当下落一定距离后,油滴将匀速运动,
此时,空气阻力的大小等于重力的大小,即
mg=6πηrv (3)
式中,r是油滴的半径,是空气的粘滞系数,v是油滴匀速下降的速度。再根据油滴的质量
m=4πr3ρ/3 (4)
及空气粘滞系数的修正式
η/=η/(1+b/pr) (5)
可得出油滴的质量表达式
m=πρ[•]3/2 (6)
式中,ρ是油滴的密度,b是修正系数,p是大气压强。
提问:本实验测量油滴所带电量的计算式是什么?
回答:油滴所带电量的计算式是:
q=· ()7
提问:密立根油滴仪的电压表上显示的电压值是哪一个电压的值?
回答:密立根油滴仪的电压表上显示的电压值是平衡电压的电压值。升降电压的大小可以调节,但其大小不能显示出来。
提问:密立根油滴仪上的紫外灯的作用是什么?
回答:紫外灯的作用是改变油滴所带的电量。
提问:如果分划板没有调节好,对实验结果有无影响?
回答:如果分划板没有放正,。
提问:在仪器调节中,使视场中能观察到清晰油滴的关键是什么?
回答:在本实验测量中,一定要能观察到清晰的油滴。而能观察到清晰油滴的关键是测量显微镜的调焦。
提问:在调平衡电压的同时,能否加上升降电压?
回答:在调平衡电压时,不能加上升降电压。平衡电压的作用是:当该电压产生的电场作用于油滴上时,其作用力等于油滴的重力,从而计算出该油滴的电量。如果在调平衡电压时,加