文档介绍：密立根油滴实验密立根油滴实验由美国物理学家密立根()首先设计并完成的密立根油滴实验,在近代物理学的发展史上是一个十分重要的实验。它证明了任何带电体所带的电荷都是某一最小电荷—基本电荷的整数倍;明确了电荷的不连续性;精确地测定了基本电荷的值,并令人信服的揭示了电子的量子本性。由于密立根实验设计巧妙、原理清楚、装置简单,而结论具有不容置疑的说服力,因此这一实验堪称为物理实验的精华、典范。重温这一著名的油滴实验,不仅应该了解密立根所用的基本实验方法,更要借鉴与学****密立根采用宏观的力学模式揭示微观粒子的量子本性的物理构思、精湛的实验设计和严肃的科学作风,从而更好的提高我们的实验素质和能力。一、,并测定电子的电荷值;。二、原理图22–1实验原理图用油滴法测量电子的电荷,能够用静态平衡法,也能够用动态测量法进行测量。平衡测量方法用喷雾器将油喷入两块相距为d的水平放置的平行板电极之间。油在喷射撕裂成油滴时,由于摩擦一般都是带电的。设油滴的质量为m,所带的电荷为q,两极板间的电压为V则油滴在平行极板间将同时受到重力mg和静电力qE的作用,如图22-1所示。如果调节两极板间的电压,可使两力达到平衡,这时可得mg=qE=q(22-1)从式(22-1)可见,为了测出油滴所带的电量q,除了需测定V和d外还需要测量油滴的质量m。因m很小,需采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vg时,阻力fr与重力mg平衡,如图22–2所示(空气浮力忽略不计),油滴匀速下降。根据斯托克斯定律,油滴匀速下降时可得fr=6aηvg=mg(22-2)式中η是空气的粘滞系数,a是油滴的半径(由于表面张力的原因,油滴总是呈小球状)。设油滴的密度为,油滴的质量m能够用下式表示m=a3(22-3)图22-2油滴受力图frmgVg由式(22-2)和式(22-3)得到油滴的半径a=(22-4) 对于半径小到10-6m的小球,空气的粘滞系数应作如下修正=这时斯托克斯定律应改写为:式中b=-3m·Pa,为修正常数,p为大气压强,单位用Pa,则a=(22-5)上式根号中还包含油滴的半径a,但因它处于修正项中,在不需十分精确的情况下,可用式(22-4)计算,将式(22-5)代入式(22-3),得下m=(22-6)至于油滴匀速下降的速度vg,可用下法测出:当两极板间的电压V为零时,设油滴匀速下将的距离为,时间为tg,则(22-7)图22-3油滴受力图qEVefemg将式(22-7)代入式(22-6),将式(22-6)代入式(22-1),得q=(22-8)式(22-8)是用平衡法测定油滴所带电荷的理论公式。三、D电视显微镜、电路箱、监视器等组成。油滴盒是个重要部件,加工要求很高,其结构见图22-4。电路箱体内装有高压产生、测量显示等电路。底部装有三只调平手轮,面板结构见图22-5。详尽的仪器结构、使用方法,D微机密立根油滴仪使用说明书”1油雾杯2油雾孔开关3防风罩4上电极5油滴盒6下电极7座架9喷雾口11上电极压簧12油滴盒基座8上盖板10油雾孔图22-4图22-5提升平衡计时/停平衡电压四、,调节仪器底座上的三只调平手轮,使水泡指示水平,这时平行极板处于水平位置。由于底座空间较小,调手轮时将手心向上,用中指和无名指夹住手轮调节较为方便。照明光路不需调整。只需将显微镜筒前端和底座前端对齐,然后将油从油雾室旁的喷口9喷入,喷油后再稍稍前后微调即可。这时视场中出现大量清晰的油滴,如夜空繁星。在使用中前后调焦范围不要过大,取前后调焦1mm内看得清晰的油滴较好。,包括练****控制油滴运动,练****测量油滴运动时间和练****选择合适的油滴。(1)练****控制油滴。判断油滴是否平衡要有足够的耐性。喷油后,注意观察,通过调整平衡电压,驱走不需要的油滴,直到剩下几颗缓慢运动的为止,注意其中的某一颗,用K2将油滴移至某条刻度线上,仔细调节平衡电压,使这颗油滴静止不动。经一段时间观察油滴确实不再移动才可认为是平衡了。然后去掉平衡电压,让它匀速下降,下降一段距离后再加上平衡电压,使油滴上升。如此反复多次地进行练****以掌握控制油滴的方法。(2)练****测量油滴运动的时间。任意选择几颗运动速度快慢不同的油滴,测出它们下降一段距离所需要的时间。或者加上一定的电压,测出它们上升一段距离所需要的时间。如此反复多练几次,以掌握测量油滴运动时间的方法。(3)练****选择油滴。选择一颗合适的油滴十分重要。大而亮的油滴必然质量大,所带电荷也多,而匀速下降时间则较短,增大了测量误差和给数据处理带来困难。用平衡法测量时,通常选