文档介绍：密立根油滴实验加蒙物理学112班11200127摘要:密立根油滴实验是一个经典的电磁学实验,本文介绍了密立根油滴仪的结构原理和测定最小电子电荷的简易方法,并利用三种简单常用方法对实验数据进行处理,得出电子电荷。关键词:密立根油滴实验电子电荷散点图法差值法由美国实验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。它证明了任何带电物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;并精确地测定了这一基本电荷的数值,为从实验上测定其它一些物理量提供了可能性。目前大学物理实验中,采取较为先进的仪器,D摄像技术,从监视屏上观察油滴运动,提高实验的精度,而且更方便测量计算。1、密立根油滴实验原理[1][2]实验是从观察和测定带电油滴在电场中的运动规律入手,来测定电子的电荷值。当用喷雾器喷出油滴时,细微的油滴由于摩擦,一般都已带电。图1带电油滴在平行板间受力情况示意图油滴在平行板电容器受力有重力,空气浮力,电场力,以及总是跟运动方向相反的斯托克斯粘滞阻力,如图1示。,使得,即(1)从上式为了测出油滴所带的电量q,除了测定V和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,阻力与重力平衡,空气浮力忽略不计,油滴将匀速下降。根据斯托克斯定律,油滴匀速下降时:即:(2)式中是空气的粘滞系数,a是油滴的半径,由于表面力的原因,油滴总是呈小球状。设油滴的密度为,油滴的质量m可以用下式表示:(3)由式(2)(3)可得:(4)(5)油滴匀速下降的速度,可用下面的方法测出:当两极板的电压为0时,设油滴匀速下降距离所用时间为,则:(6)由式(1)(5)(6)得:(7)对于半径小到米的小球,应作如下修正,式中b为修正系数,,p为大气压强,单位为厘米汞高。可得:(8)[1]在平行板上加适当电压,调节,使得电场力和重力达到平衡,油滴受电场力的作用加速上升,上升一段距离油滴达到某一速度后,油滴匀速升,可得:(9)去掉平行极板间的电压,油滴受重力作用而加速下降,当时,油滴匀速下降,速度为,可得:(10)由式(9)(10)得:(11)试验中,上升和下降的距离相等为,则:(12)由式(8)(11)(12)可得:(13)实验发现,对于某一油滴,如果我们改变它所带的电量q,则能够使油滴达到平衡的电压必须是某些特定值Vn。研究这些电压变化的规律发现,它们都满足下列方程:(14)其中,而e则是一个不变的值。对于任一油滴,可以发现同样满足式(14),而且e值是一个确定的常数。由此可见,所有带电油滴所带的电量q,都是最小电量的e的整数倍。这个事实说明,物体所带的电荷不是以连续方式出现的,而是以一个个不连续的电量出现,这个最小电量e,就是电子的电荷值(15)公式(14)和公式(15),是用测量电子电荷的理论公式。实验过程[1][2]D微立根油滴仪以及配套装置,实验时室温为20摄氏度。实验使用油密度,重力加速度,空气粘滞系数,修正系数,大气压强,平行板间的距离。测量记录数据过程:平衡测量法实验[2]:要测量的有两个量。一个是平衡电压V,另一个是油滴匀速下降一段距离l所需要的时间t。测量平衡必须经过