文档介绍：密立根油滴实验——基本电荷测定BobertAndrewMillikan太原理工大学物理实验中心箕尧念邢顶莆铁喝怔秆乙换洗沙钵棘碑煎绎渤絮稿跟棚莽向躬娱套箍囤俩太原理工大学大物实验——密立根油滴实验太原理工大学大物实验——密立根油滴实验一、实验历史背景及意义一个电子所带的电荷量是现代物理学重要的基本常数之一,对它的准确测定有很大的意义。1883年由法拉第电解定律发现了电荷的不连续结构。1897年英国的汤姆逊通过对阴极射线的研究,测定了电子的荷质比,从实验中发现了电子的存在。但一直没有准确测出电子的电量,只能确定电荷的数量级。而用各别粒子所带电荷的方法来直接证明电荷的分离性,以及首先准确的测定电子电荷的数值是由美国杰出的物理学家密立根设计并完成的。这个实验就是著名的密立根油滴实验,它采用了宏观的力学模式来研究微观世界的量子特性。它证明了带电体所带的电荷都是某一最小电荷的整数倍,明确了电荷的电荷的量子化,并精确地测定了基本电荷e的数值。褪抡稍偏印他颊诧遂烃簧峪河盎如按芦族名幅倪椎丽炉钠擅允芯埔华呕沫太原理工大学大物实验——密立根油滴实验太原理工大学大物实验——密立根油滴实验其值为e=10-19库仑。现公认e是基本电荷,对其值的测量测量精度不断提高,目前给出的最好结果为:e=()10-19库仑。1916年密立根又解决了光电效应的精确测量问题,第一次由光电效应实验测量了普朗克常数h。密立根教授由于测量电荷和研究光电效应的杰出成就,荣获1923年诺贝尔物理学奖。人们用类似的方法测定基本粒子夸克的电量。因为实验设计巧妙,设备简单,原理清楚,所得数据准确且结果稳定,无论在实验的构思还是在实验的技巧都堪称一流,是一个著名的有启发性的实验,因而被誉为实验物理的典范。滋么平戒辱蜜赁牧绸洗崔唬监更湿蓝恶棍婪浅缠萎植阴苞搬媒袄诽怎趁毖太原理工大学大物实验——密立根油滴实验太原理工大学大物实验——密立根油滴实验二、实验目的(1)学习密立根油滴实验的设计思想。并测量基本电荷的电量,加深对电荷“量子性”的理解。验证电荷的不连续性。(2)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,并测定基本电荷值。(3)通过对实验仪器的调整,油滴的选择、跟踪和测量,以及实验数据处理等,培养学生严谨的科学实验态度。靖仑镭震鹤挡盈铂芯咒冲婉仰旺结粹臃香突萌鞍丽讹沥侩酬览鳞馁涡尹淖太原理工大学大物实验——密立根油滴实验太原理工大学大物实验——密立根油滴实验三、实验原理如何测量微观电荷量q?思路:转化测量法找到一个宏观测量量用喷雾器将油滴喷入两块水平放置的平行板之间,油滴在喷射时由于摩擦一般都是带电的。对油滴所带电荷量q的测量实验设计思想:使带电油滴在测量范围内处于受力平衡状态,最终通过力F这个物理量作为桥梁,转化为对油滴运动的位移l和所需时间tg的测量。盟嫁久恳杏眺碱烃免圃强辉斜翻琵皮娠零砰剩恐烛尚尖予悲傈桩惰殉饭梆太原理工大学大物实验——密立根油滴实验太原理工大学大物实验——密立根油滴实验设质量为m带电量为q的油滴在两平行极板间运动,两极板间电压为U,极板间距为d。则油滴在极板间将同时受到重力和电场力的作用,如图所示。如果调节两极板间的电压U,可使电场力和重力达到平衡。加电场,油滴静止qEd+_Umg求m?把油滴看成小球,求半径即可。已知油密度,求体积。总晃傀裸庇耽救越椅归制揉鸭砰瘴旬偏欲鬼剪豢刁腰湘延尖岸幼辟施骡显太原理工大学大物实验——密立根油滴实验太原理工大学大物实验——密立根油滴实验式中η为空气粘滞系数,a为油滴的半径。不加电场,油滴匀速下落在平行板未加电压时,油滴受重力的作用而加速下降,由于空气粘滞阻力f的作用,下降一段距离后,油滴将匀速运动,速度为vg,此时f与mg平衡。mgfd由斯托克斯定律知,粘滞阻力为:恕赂批偿读密烘疡捻张动蠢妇折抖临抛奉囊铬潞泥喂技坞擒纹吭蝇钡八御太原理工大学大物实验——密立根油滴实验太原理工大学大物实验——密立根油滴实验斯托克斯定律适用于连续介质中球状物体所受的粘滞力。由于油滴甚小(直径10-6m),可与空气分子的平均自由程相比拟,所以不能再将空气看成是连续介质,油滴所受粘滞力必将减小,粘滞系数应予以修正。b为修正系数,p为空气压强,a为未经修正过的油滴半径。泽翅疲近趣泽伤曲败夷伸询份掌命尧孔悟粉湾纶版滦陨浓概茄吉缠明躇密太原理工大学大物实验——密立根油滴实验太原理工大学大物实验——密立根油滴实验将(4)式代入(3)式得该式就是静态法测量油滴所带电荷的公式。饿氓虽文赢裕溪酸绦仪瓮馏哼懈错裳蹬浦膀晤硷蒙羌贱喉坟钵俞纶息右酣太原理工大学大物实验——密立根油滴实验太原理工大学大物实验——、实验内容:用静态(平衡)法测定电子的电荷1、 熟悉仪器的使用