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密立根油滴实验报告
密立根油滴试验试验报告
密立根〔〕在1910-1917年的七年间，致力于测量微小油滴上所带电荷的工作，这即是闻名的密立根油滴试验，它是近代将以此速度匀速下降示。
由斯托克斯定律可得
fr?6?a?v?mg
〔2〕
其中，?是空气的粘滞系数，a是油滴的半径〔由于外表张力的作用，小油滴总是呈球状〕。
设油滴的密度为?，油滴的质量m可用下式表示
4m??a3?3 〔3〕
将〔2〕式和〔3〕式合并，可得油滴的半径为
a?〔4〕
由于斯托克斯定律对匀称介质才是正确的，对于半径小到10-6m的油滴小球，其大小接近空气空隙的大小，空气介质对油滴小球不能再认为是匀称的了，因而斯托克斯定律应当修正为
fr?6?a?vb1?aP
m?cmHg；P为大气压强，单位是cmHg。
9?v2?g
式中b为一修正常数，取b??10利用平衡条件和〔3〕式可得
?6a?9?v?2?g11?〔5〕
上式根号下虽然还包含油滴的半径a，因为它是处于修正项中，不须要非常准确，仍可用〔4〕式来表示。将〔5〕代入〔3〕式得
??4?9?v1?m?????b?3?2?g1??aP???
32baP
?? 〔6〕
当平行极板间的电压为0时，设油滴匀速下降的距离为l，时间为t，那么油滴匀速下降的速度为
lv?t 〔7〕
将〔7〕式代入〔6〕式，再将〔6〕式代入〔1〕式得
3 〔8〕
试验发觉，对于同一个油滴，假如变更它所带的电量，那么能够使油滴到达平衡的电压必需是某些特定的值Vn。探究这些电压改变的规律可以发觉，他们都满意下面的方程
dq?ne?mgVn 式中n??1,?2,??，而e那么是一个不变的值。
对于不同的油滴，可以证明有一样的规律，而且e值是一样的常数，这即是说电荷是不连续的，电荷存在着最小的电荷单位，也即是电子的电荷值e。于是，〔8〕式可化为
???18??l1?ne????2?g?t1?b???aP??
32??18???l1?q????2?g?t1?b??aP???
2?dV?dVn 〔9〕
依据上式即可测出电子的电荷值e，验证电子电荷的不连续性。
【试验内容与步骤】 〔一〕〔一〕 仪器调整
1．，平行极板接500V直流电源，电源插孔都在电源后盖上。
2．调整调平螺丝，使水准仪的气泡移到中心，这时平行极板处于水平位置，电场方向和重力平行。
3．将“均衡电压”开关置于“0”位置，“升降电压”开关也置于“0”位置。将油滴从喷雾室的喷口喷入，视场中将出现大量油滴，如同夜空繁星。假如油滴太暗，可转动小照明灯，使油滴更光明，微调显微镜，使油滴更清晰。 〔二〕 〔二〕 测量练习
1．练习限制油滴：当油滴喷入油雾室并视察到大量油滴时，在平行极板上加上平衡电压〔约300V左右，“+”或“-”均可〕，驱走不须要的油滴，等待一至二分钟后，只剩下几颗油滴在渐渐移到，留意其中的一颗，微调显微镜，使油滴很清晰，细致调整电压使这颗油滴平衡；然后去掉平衡电压，让它到达匀速下降〔显微镜中看上去是在上升〕时，再加上平衡电压使油滴停顿运动；之后，再