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文档介绍

文档介绍:实验二十密立根油滴法测定电子电荷
著名的美国实验物理学家密立根花了七年的时刻1909-1917年),用油滴法测量微小油滴上所带的电荷量,直接验证了电荷的不持续性,还由此测得了大体电荷
e='19C
成为最重要的大体物理常数,距离所需要时刻治,和极板加上电压V后油滴上升一段距离所需要时刻电即可别离算出走和降从而可定出油滴所带电量
图油滴的受力图
咱们在导出()式时,以为油滴严格服从斯托克斯定律。可是密立根在实验中发觉,只有在油滴的半径与空气分子的平均自由程相较大得很多,空气可视为均匀介质时,斯托克斯定律才是正确的。在咱们的实验中,r小到1CT4米数量级,同实验条件下的空气分子平均自由程十分接近,因此要加以修正。由于空气分子间的间隙相对油滴半径不很小,于是空气对油滴阻碍作用也变小,这时可视为粘滞系数变小。用〃表示修正后的粘滞系数:
1+
式中6为修正常数,•厘米***柱,〃为大气压,单位为厘米***柱。由于修正项本身不十分精准,故上式r仍可用()式计算。
以O式中的〃代替()式中的〃,则取得修正后的油滴电量为:
,「阮(匕+忆)•匕;
q:•:—()
r1-r
(2p-g>+1+—'
L〃"」L〃"」
壮18/r・4
其中K=
(2p・g)3
该种测量电子电荷的方式称为动态法或起落法。不论用何种方式,实验中均是对不同油滴进行测量,以取得许多不同的q值:0,6,……,%。数据经处置后可发觉,这些值都是某一电量的整数倍,即:
可用适合的方式求得e的大小。
密立根曾经用所谓的平衡法进行测量,现简单介绍如下:
当平行极板未加电压时,油滴受重力作用而加速下降,由于空气的粘滞力对油滴产生的阻力与速度成正比,所以通过一段路程后,阻力与重力平衡,油滴匀速下降,这时有:
/〃・g=64•广〃•V&()
当平行极板加上电压时,调节两极板的电压匕可使作用在油滴上的重力和静电力抵消并、达到平衡,则
()
由()、()式可得
()
q==6zr•r•Z7•一•V
EV1
将()、()式代入上式得修正后的电量为:
从上式能够看出,只要测出油滴在重力作用下通过路程S所历时刻,记下使油滴平衡时的电压V,代入上式即可得油滴电量。
用平衡法时,必然要注意把平衡电压/,要等一会看油滴是不是静止不动。如有移动,应从头调电压,直至油滴静止不动为止。
【实验仪器】
密立根油滴仪包括油滴盒、油滴照明装置、测量显微镜及CCD成像系统、供电电源、电子停表及喷雾器等部份组成,外形见下图,
图密立 滴仪外形图
根油
【实验内容】
一、仪器调节
一、将仪器放平稳,调节调平螺丝,使水准仪气泡到中央,这时平行板处于水平位置,电场方向和重力方向平行。
二、打开密立根油滴仪及其监视器电源,预热一段时刻。
3、将电压选择档置于“下落”档,将油从油雾室旁的喷雾口喷入,微调S9聚焦手轮,这时监视器屏幕上会出现端详清楚的油滴图象。
二、选择和控制油滴
一、在测数据之前,先给平行极板加上220/左右的电压。由于视场中油滴太多,无法测量,所以用平衡电压改变平行极板上的极性,去掉不适合的油滴(运动太快或太慢),对剩下较少的油滴进行测试。
二、选择油滴的大小要适合。太大,下降速度太快,时刻测不准:过