文档介绍:实验报告
题目: 用密立根油滴仪测量电子电量
姓名董芊宇
学院理学院
专业应用物理学
班级2013214103
学号2013212835
班内序号22
2015年9月
实验目的
测定电子的电荷值,并验证电荷的不连续性;
培养学生进行科学实验时的坚韧精神和严谨的科学态度。
实验原理
用喷雾器将油滴喷入两块相距为的水平放置的平行板之间。由于喷射时的摩擦,油滴一般带有电量q。
当平行板间加有电压,产生电场E,油滴受电场力作用。调整电压的大小,使油滴所受的电场力与重力相等,油滴将静止地悬浮在极板中间,如图所示。此时
或
()
是很容易测量的物理量,如果进一步测量出油滴的质量,就能得到油滴所带的电。实验发现,油滴的电量是某最小恒量的整数倍,即…。这样就证明了电荷的不连续性,并存在着最小的电荷单位,即电子的电荷值。
设油滴的密度为,:
()
为测量,去掉平行板间电压。油滴受重力而下降,同时受到空气的粘滞性对油滴所产生的阻力。粘滞力与下降速度成正比,也就是服从斯托克斯定律:
()
式中,是空气的粘滞系数,是油滴半径,是油滴下落速度。油滴受重力为
()
当油滴在空气中下降一段距离时,粘滞阻力增大,达到两力平衡,油滴开始匀速下降。
()
解出油滴半径
()
对于半径小到的油滴,空气介质不能认为是均匀连续的,因而须将空气的粘滞系数修正为
式中,为一修正系数,为大气压强,于是可得
()
()
式()中还包含油滴半径,但因它是处于修正项中,可以不十分精确,故可将式()代入式()进行计算。
考虑到油滴匀速下降的速度等于匀速下降的距离与经过这段距离所需的时间成正比值,即,得
()
将式()代入式()可得
()
式()及式()就是本实验所用的基本公式。
实验仪器
密立根油滴仪(包括油滴盒、油滴照明装置),测量显微镜、供电电源以及电子停表、喷雾器等部分组成。
油滴盒
油滴盒是用两块经过精磨的平行极板组成,间距=。,油滴从喷雾器经油雾孔落入小孔。整个油滴盒装在有机玻璃防风罩中,以防空气流动对油滴的影响。防风罩上面是油雾室,油滴用喷雾器从喷雾口喷入,并经油雾孔落入油雾盒。为了观察油滴的运动,附有发光二极管照明装置。发光二极管发热量小,因此对油滴盒中的空气热对流小,油滴就比较稳定。
a-油雾室;b-油雾孔;c-油雾孔开关;
d-喷雾口;e-上极板;f-下极板;g-绝缘套环;
h-上电极压簧;i-上盖板;j-防风