文档介绍：密立根油滴实验密立根油滴实验, 美国物理学家密立根所做的测定电子电荷的实验。 1907-1913 年密立根用在电场和重力场中运动的带电油滴进行实验, 发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍,该最小电荷值就是电子电荷。这一实验设计巧妙、原理清晰、设备简单、结果精确,其结论却具有不容置疑的说服力,因此堪称物理实验的精华、典范, 对提高学生的实验设计思想和实验技能都有很大的帮助。实验目的( 1) 了解密立根油滴实验仪的结构以及利用油滴测定电子电荷的设计思想和方法; ( 2) D 图像传感器的原理和电视显微测量方法; ( 3) 验证电荷的量子性,并测定电子的电荷值。实验仪器 OM98型密立根油滴仪,喷雾器,实验用油等。实验原理这是一种专为中学设计的仪器。它主要由电源、观察显微镜、油滴室、照明系统等组成。仪器电源在底座内, 它将交流 220 伏输入电压变为直流 500 伏和交流 7伏; 观察显微镜带有刻度分划板, 便于读出油滴运动的距离, 配合计时停表, 可测定油滴运动速度, 利用齿轮、齿条的调焦, 能清晰观察油滴。油滴室内是两块水平放置的平行金属板组成的电容器,电容器上的直流电压在 0- 500 伏内连续可调,平行极板的极性由三挡换向电键转换,电压大小由直流电压表指示, 改变电压的大小和方向可以控制油滴在电场中运动的快慢和方向; 照明系统采用 6-8伏,3 瓦灯泡为光源, 发热量小, 发出的光经聚光镜将平行极板内的油滴照亮, 它可绕转臂旋转,便于调节视场照度。该仪器配有喷雾器、钟表油和水准器等附件。实验中所用停表需另备密立根油滴实验原理用喷雾器将油滴喷入电容器两块水平的平行电极板之间时, 油滴经喷射后, 一般都是带电的。在不加电场的情况下, 小油滴受重力作用而降落, 当重力与空气的浮力和粘滞阻力平衡时,它便作匀速下降,它们之间的关系是: mg=F1+B (1) 式中: mg ──油滴受的重力, F1 ──空气的粘滞阻力, B ──空气的浮力。令σ、ρ分别表示油滴和空气的密度; a 为油滴的半径; η为空气的粘滞系数; vg 为油滴匀速下降速度。因此油滴受的重力为 mg=4/3 π a^3 δ g( 注: a^3 为a的3 次方,以下均是), 空气的浮力 B=4/3 π a^3 ρg ,空气的粘滞阻力 f1=6 πη aVg (流体力学的斯托克斯定律, Vg 表示 v 下角标 g)。于是(1) 式变为: 4/3 π a^3 δ g=6 πη aVg+4/3 π a^3 ρg 可得出油滴的半径 a=3( η Vg/2g( δ-ρ))^1/2 (2) 当平行电极板间加上电场时, 设油滴所带电量为 q, 它所受到的静电力为 qE ,E 为平行极板间的电场强度, E=U/d ,U 为两极板间的电势差,d 为两板间的距离。适当选择电势差 U 的大小和方向,使油滴受到电场的作用向上运动,以 ve 表示上升的速度。当油滴匀速上升时, 可得到如下关系式: F2+mg=qE+B (3) 上式中 F2 为油滴上升速度为 Ve 时空气的粘滞阻力: F2=6 πη aVe 由( 1)、(3 )式得到油滴所带电量 q为 2 3) 1( 1* gtU Kq?(4) 2 31 2 18??????????????pa b lg dK ???(4) 式表明,按(2) 式求出油滴的半径