文档介绍：密立根油滴实验报告
密立根油滴实验——电子电荷的测量
【实验目的】
通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定电 荷的电荷值e。
通过实验过程中，对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理 等，培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。
3.
和构思。学****和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想
【实验原理】
静态(平衡)测量法
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。如果 调节两极板间的电压V ,可使两力达到平衡，这时：
mg qE qV (1) d
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夕卜，还需要测量油 滴的质量叽因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g后，阻力fr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：
fr 6 a vg mg (2)
其中是空气的粘滞系数，是a油滴的半径。经过变换及修正，可得斯托克斯定律：
fr 6 a vg (3) bl pa
其中b是修正常数，b=6. 17X 10-6m • cmHg, p为大气压强，单位为厘米***高。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，设油滴匀速下降的距 离为1,时间为t，则
d V
L-gzzzzzzzzzzzzzzzzM
图1
9 %
| mg
图2
Vg
最后得到理论公式：1 (4) tg
dl8 1 q (5) V2 g t(l ) g pa
动态(非平衡)测量法32
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v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：
6 a ve qV mg (6) d
当去掉平行极板上所加的电压V后，油滴受重力作用而加速下降。当空气
阻力和重力平衡时，油滴将以匀速u下降，这时:
6 vg mg (7)
化简，并把平衡法中油滴的质量代入，得理论公式：
1 18 1 d 11 12 q （8）
b v tete te 2 g 1 pa 32
【实验仪器】
根据实验原理，实验仪器一密立
根油滴仪，应包括水平放置的平行极板
（油滴盒），调平装置，照明装置，显微
镜，电源，计时器（数字毫秒计），改变
油滴带电量从q变到q'的装置，实验
油，喷雾器等。
MOD-5
| qE
八
%
O
I I TWg
图4
型密立根油滴仪的基本
外形和具体结构示于图4。
【实验内容】
将仪器放平稳，调节仪器底部左右两只调平螺丝，使水准泡指示水平，这时平行极板处 于水平位置。预热10分钟，利用预热时间从测量显微镜中观察，如果分划板位置不正， 则转动目镜头，将分划板放正，目镜头要插到底。调节接目镜，使分划板刻线清晰。
将油从油雾室旁的喷雾口喷入（喷一次即可），微调测量显微镜的调焦手轮，这时视场 中即出现大量清晰的油滴，如夜空繁星。
对MOD-5C型与CCD 一体化的屏显油滴仪，则从监视器荧光屏上观察油滴的运动。如 油滴斜向运动，则可转动显微镜上的圆形CCD,使油滴垂直方向运动。
（1） 练****控制油滴如果用平衡法实验喷入油滴后，加工作（平衡）电压250伏特左 右，工作电压选择开关置“平衡”档，驱走不需要的油滴，直到剩下几颗缓慢运动的为 止。注视其中的某一颗，仔细调节平衡电压，使这颗油滴静止不动。然后去掉平衡电压， 让它自由下降，下降一段距离后再加上“提升”电压，使油滴上升。如此反复多次地进行 练****br/>（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，用计时器测出 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。
（3） 练****选择油滴选的油滴体积不能太大，太大的油滴虽然比较亮，但一般带的电量 比较多，下降速度也比较快，时间不容易测准确。若油滴太小则布朗运动明显。通常可以 选择平衡电压在200伏特以上，在10s左右时间内匀速下降2mm的油滴，其大小和带电 量都比较合适。
（4） 练****改变油滴的带电量对M0D-5B, 5BC、5BCC型密立根油滴仪，可以改变油滴 的带电量。按下***灯按钮，低压***灯亮，约5s,油滴的运动速度发生改变，这时油滴的 带电量已经改变