文档介绍：膆蒆蚀近代物理实验报告薃膀薈密立根油滴实验羇膅芆蚃薁膂学院数理与信息工程学院莅羃衿班级物理蚃羁羇姓名肇羆螂学号螃肈膃时间2013年12月9日蝿螅膁袃葿蒇芇薄蒃羂袀羁密立根油滴实验罿芃艿【摘要】肂芁袆本实验我们根据密立根油滴实验原理,D摄像技术,从监视器上观察油滴运动,测定了油滴带电量,并运用差值法处理了相应数据,得出了元电荷e的值,验证了电荷的量子性,同时也了解了密立根巧妙的设计思想,进一步提高了实验技能。蒇莆膃膂蒈肂【关键词】油滴;平衡态;非平衡态;电荷大小腿肅蒈节衿芅【引言】薆袄羃1917年密立根设计并完成了密立根油滴实验,其重要意义在于它直接地显示出了电量的量子化,并最早测定了电量的最小单位——基本电荷电量,即电子所带电量。这一成就大大促进了人们对电和物质结构的研究和认识。油滴实验中将微观量测量转化为宏观量测量的巧妙设想和精确构思,以及用比较简单的仪器,测得比较精确而稳定的结果等都是富有创造性的。由于上述工作,密立根获得了1923年度诺贝尔物理学奖。密立根的实验装置随着技术的进步而得到了不断的改进,但其实验原理至今仍在当代物理科学研究的前沿发挥着作用,例如,科学界用类似的方法测定出基本粒子——夸克的电量。节艿肄莈羆螀【实验方案】莂蚀蚅一、实验原理螆蚅蚄1、静态(平衡)测量法蒂肁袁用喷雾器将油滴喷入两块相距为d的平行极板之间。油在喷射撕裂成油滴时,一般都是带电的。设油滴的质量为m,所带的电量为q,两极板间的电压为V,如图1所示。蒈蒄袈薂膈莈羆芃蒄蚁蕿羂蚈芆芁螁羀袈图1膆肅膄如果调节两极板间的电压V,可使两力达到平衡,这时:袁莁螀(1)袈螄荿为了测出油滴所带的电量q,除了需测定平衡电压V和极板间距离d外,还需要测量油滴的质量m。因m很小,需用如下特殊方法测定:平行极板不加电压时,油滴受重力作用而加速下降,由于空气阻力的作用,下降一段距离达到某一速度后,阻力与重力mg平衡,如图2所示(空气浮力忽略不计),油滴将匀速下降。此时有:袁螂芇(2)芅袇羅其中是空气的粘滞系数,是油滴的半径。经过变换及修正,可得斯托克斯定律:羁羈螁(3)羇薅蒇其中b是修正常数,b=×10-6m·cmHg,p为大气压强,单位为厘米***高。肁荿蚆蝿莄蚅膁螀袂***膃袀芀膁肆衿膆莆莀芈蚀图2莇羅羈蒀虿薅至于油滴匀速下降的速度,可用下法测出:当两极板间的电压V为零时,设油滴匀速下降的距离为,时间为t,则聿蚄膆(4)螄肀蚁最后得到理论公式:薇螇莁(5)袄蒁芈2、动态(非平衡)测量法芈薆蚂非平衡测量法则是在平行极板上加以适当的电压V,但并不调节V使静电力和重力达到平衡,而是使油滴受静电力作用加速上升。由于空气阻力的作用,上升一段距离达到某一速度υ后,空气阻力、重力与静电力达到平衡(空气浮力忽略不计),油滴将匀速上升,如图3所示。这时:羄袂螃(6)蚆芄葿肄羈蚈莈肃莃肄荿薀袆肆薇膄袀肇