文档介绍：密立根油滴实验的研究(Abstract)密立根油滴实验是实验物理学史上的经典实验,是美国物理学家密立根()为了证明电荷的量子性而进行多次实验并由此得出结论。它证明了电荷的不连续性,即所有电荷都是公认值--基本电荷的整数倍,这样就要求找出实验测得的各个电荷值的最大公约数,,、动态法等。1一个质量为m,带电量为q的油滴处在二块平行极板之间,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,速度为Vg,这时重力与阻力平衡(空气浮力忽略不计),如图所示。根据斯托克斯定律,粘滞阻力为faV,6,,式中是空气的粘滞系数,a是油滴的半径,这时有,rg6,,aVmg,(1)g当在平行极板上加电压V时,油滴处在场强为E的静电场中,设电场力qE与重力相反,如右图所示,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(空气浮力忽略不计),则油滴将以匀速上升,6,a,V,qE,mg此时速度为V,则有:(2)eg又因为E=V/d(3)由上述(1)、(2)、(3)式可解出,,VV,dge,,qmg,(4),,VV,,g为测定油滴所带电荷q,除应测出V、d和速度V、V外,还需知油滴质量m,由于eg空气中悬浮和表面张力作用,可将油滴看作圆球,设油滴的密度是,其质量为,(5)由(1)和(5)式,得油滴的半径12,9V,,ga,(6),,,2q,,考虑到油滴非常小,空气已不能看成连续媒质,空气的粘滞系数应修正为,,,,,(7)b,1pa式中b为修正常数,p为空气压强,a为未经修正过的油滴半径,由于它在修正项中,不必计算得很精确,由(6),设都为l,测出油滴匀速下降的时间tg,匀速上升的时间t,则e1V,L/t,(8)V,L/tggee将(5)、(6)、(7)、(8)式代入(4),可得3/2,,1/2,,,,,,18,,Ld111,,,,,,q,,,,,,,,bVtttg2,egg,,,,1,,,pa,,3/2,,,,18,,L令,,,,Kdb2,g,,,1,,pa,,1/2,,,,111得,,,,/V(9),,qK,,,,tttegg,,,,此式是动态(非平衡)法测油滴电荷的公式。下面导出静态(平衡)法测油滴电荷的公式。调节平行极板间的电压,使油滴不动,V=0,即t,,由(9)式可得ee3/2,,3/2,,,,1118,,Ld,,或者(10)qK,,,,q,,,,,,tVV,,b2,gg,,t1,,,,,pa,,,,上式即为静态法测油滴电荷的公式。为了求电子电荷e,对实验测得的各个电荷q求最大公约数,就是基本电荷e的值,也就是电子电荷e,也可以测得同一油滴所带电荷的改变量,这时应近似为某一最小单位的整数倍,此最小单位即为基本电荷e。,q,q112在这个实验中,D摄像显微镜、照明光路、照明光源、油滴盒、高压电源、微处理器电路、电路箱、监视器和喷雾器、油等附件与备件。那下面我们来看下具体的怎么用这些东西。23油滴盒是本仪器很重要部件,机械加工要求很高,其结构见下图:,通过胶木圆环上的观察孔观察平行板间的油滴。仪器内部装有电子分划板,用以测量油滴运动的距离。:按下按钮,电源接通,整机工作。:有测量、清零、平衡、升降四档。(1)当轻触“平衡”键时,可用平衡电压调节旋钮来调节平衡电压,使被测量油滴处于平衡状态。(2)当轻触“升降”键时,上下电极在平衡电压的基础上自动叠加DC150V~250V的提升电压。(3)当轻触“测量”键时,极板间电压为0V,被测量油滴处于被测量阶段而匀速下落,并同步计时;油滴下落到预定距离时,迅速轻触平衡键,同步停止计时。:可调节“平衡”档时的极板间电压,调节电压DC0~400V左右。:显示上下电极板间的实际电压。:显示被测量油滴下降预定距离间的时间。:内置半永久性照明灯,单灯使用寿命大于三年。:调节仪器底部两只调平螺丝,使水泡处于中间,此时平行板处于水平位置。、下电极:组成一个平行板电容器,加上电压时,板间形成相对均匀电磁场,可使带电油滴处于平衡状态。,整机开始预热,预热不得少于10分钟。,使水泡指示水平。,使计时秒表清零。“平衡