文档介绍：密立根油滴实验
主讲人：王茂香
物理概念：基本电荷
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基本电荷又称“基本电量”或“元电荷（elementary charge）”。在各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷。它也是物理学的基本常数之一，常用符号e表示。基本电荷 e=×10-19库仑，（通常取e=×10-19C）。是一个电子或一个质子所带的电荷量。
任何带电体所带电荷都是e的整数倍或者等于e。（夸克除外，它是已知唯一的基本电荷非整数的粒子）
实验背景
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美国实验物理学家
罗伯特·安德鲁·密立根
Robert Andrews Millikan
（1868～1953）
1908年，密立根开始研究带电液滴在电场中的运动；
1910年，他用油滴代替易挥发的水滴，测量结果比较精确；
1913年，密立根宣布了开创性的研究结果。具有里程碑意义：
1）明确了带电油滴所带的电荷量都是基本电荷的整数倍；
2）用实验方法证明了电荷的不连续性；
3）测出了基本电荷值
由于在测定基本电荷值和测出普朗克常数等方面做出的
成就，密立根在1923年获得了诺贝尔物理学奖。
1、学习用油滴实验测量元电荷的原理和方法；
实验目的
2、验证电荷的不连续性，测量元电荷量；
3、了解CCD摄像机、光学系统的成像原理等。
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实验原理
通过带电油滴在电场和重力场中的受力和运动情况，测定基本电荷的电量
实验原理

m1g
m2g
Kvf
m2g
m1g
qE
Kvr
重力场中，假设油滴匀速下落
均匀电场中，假设油滴匀速上升
（1）
（2）
实验原理
消去比例系数K，得：
代入钟表油和空气的密度ρ1和ρ2，得：
考虑空气粘度η，计算出油滴的半径：
（3）
（4）
（5）
代入式（3）并整理得到q：
（6）
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实验原理
考虑到油滴的直径与空气分子的间隙相当，空气粘度η须作修正：
（7）
将（5）代入（7），并以（7）代入（6），得
实验中固定油滴的运动距离s，通过测量运动时间t求得运动速度v，
考虑匀强E=U/d，得到：
（8）
（9）
由此可知，测出U、tf、tr，即可测出油滴所带的电荷量
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实验原理

当油滴在电场中平衡时，油滴所受的电场力、重力和浮力将达到平衡，即：
考虑油滴在重力场中做匀速运动，1/tr=0，则有
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实验原理

对不同的油滴，分别测出其所带的电荷值qi，它们应近似为元电荷的整数倍。