文档介绍：密立根油滴法测定电子电荷实验的理论研究与思考
——港航一班鲁东岳1203010113
摘要：密立根油滴实验直接验证了电荷的量子性，并且第一次精确的测量了电 子的电荷。本文从实验的原理，装置，内容、数据处理，重要意义等方面阐述了 密立根油密立根油滴法测定电子电荷实验的理论研究与思考
——港航一班鲁东岳1203010113
摘要：密立根油滴实验直接验证了电荷的量子性，并且第一次精确的测量了电 子的电荷。本文从实验的原理，装置，内容、数据处理，重要意义等方面阐述了 密立根油滴实验的有关内容。
关键词：密立根油滴 诺贝尔
引言：关于密立根的油滴实验
1897年汤姆生发现了电子的存在后,人们进行了多次尝试， 以精确确定它的性质。汤姆生又测量了这种基本粒子的比荷（荷 质比），证实了这个比值是唯一的。许多科学家为测量电子的电 荷量进行了大量的实验探索工作。电子电荷的精确数值最早是美 国科学家密立根于1917年用实验测得的。密立根在前人工作的基 础上，进行基本电荷量e的测量，他作了几千次测量，一个油滴 要盯住几个小时，可见其艰苦的程度。
密立根通过油滴实验，精确地测定基本电荷量e的过程，是 一个不断发现问题并解决问题的过程。为了实现精确测量，他创 造了实验所必须的环境条件，例如油滴室的气压和温度的测量和 控制。开始他是用水滴作为电量的载体的，由于水滴的蒸发，不 能得到满意的结果，后来改用了挥发性小的油滴。最初，由实验 数据通过公式计算出的e值随油滴的减小而增大，面对这一情况， 密立根经过分析后认为导致这个谬误的原因在于，实验中选用的 油滴很小，对它来说，空气已不能看作连续媒质，斯托克斯定律 已不适用，因此他通过分析和实验对斯托克斯定律作了修正，得 到了合理的结果。
密立根的实验装置随着技术的进步而得到了不断的改进，但 其实验原理至今仍在当代物理科学研究的前沿发挥着作用，例如， 科学家用类似的方法确定出基本粒子一一夸克的电量。
正文：
密立根实验
1实验原理
用喷雾器将油滴喷入两块相距为d的水平放置的平行极板之 间，在油的喷散分散过程中，擦作用使得油滴带电，设油滴的质量为
m, 带电量为q,两极板间电压为U,调节U,可使油滴静止在某一位 置。此时油滴在重力mg,、静电力qE和空气浮力的作用下达到平衡 状态。因为空气的密度比油的密度小得多，忽略空气对油滴的浮力作 用，则在平衡状态下有
mg=qE=qU/d
即油滴带电量
q=mg*d/U
m为一微量，无法从试验中直接测量，需要采用特殊的方法 间接测得：撤除平行板电压，油滴在重力作用下加速降落，随即 便有空气的粘性阻力fr作用在油滴上，重力与粘性阻力合作用的 结果使得油滴很快达到以恒定速度v下落，此时粘性阻力fr与重
力 mg 平衡，fr=6 Ji a H v
油滴近似为球形:
m=(4/3)丸 a3 P
n同时修正为：
n ' = n/(1+b/pa)
因此连立以上各式，可得：
q=18 Ji d/U (2 P g) 1/2 [ nl/t (1+b/pa) ] 3/2
可见，只要测出油滴运动的速度和极板之间的电压即 可测出油滴的电量。
由电荷的“量子性”可得q只能为某一数值的整数倍， 由此可以得出油滴所带电子的总数n,从而得到一个油滴的电荷 值为
e=q/n
1.