内容发布更新时间 : 2024/11/15 16:44:42星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
密立根油滴实验--实验报告
实验目的
1、 通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定电子电荷的电荷值e。
2、 通过实验过程中，对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理等，培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。 3、 学习和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想和构思。
二、实验原理：
一、实验原理
1、静态（平衡）测量法
用喷雾器将油滴喷入两块相距为d的平行极板之间。油在喷射撕裂成油滴时，一般都是带电的。设油滴的质量为m，所带的电量为q，两极板间的电压为V ，如图 1 所示。
图1
如果调节两极板间的电压V ，可使两力达到平衡，这时：
mg?qE?qV (1) d为了测出油滴所带的电量q，除了需测定平衡电压V 和极板间距离d 外，还需要测量油滴的质量m。因m很小，需用如下特殊方法测定：平行极板不加电压时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，下降一段距离达到某一速度?g后，阻力fr与重力mg平衡，如图 2 所示（空气浮力忽略不计），油滴将匀速下降。此时有：
fr?6?a?vg?mg (2)
其中?是空气的粘滞系数，是a油滴的半径。经过变换及修正，可得斯托克斯定律：
6?a?vg (3) fr?b1?pa其中b是修正常数， b=6.17×10-6m·cmHg,p为大气压强，单位为厘米
汞高。
图2
至于油滴匀速下降的速度vg，可用下法测出：当两极板间的电压V为零时,设油滴匀速下降的距离为l，时间为t ，则
vg?l (4) tg最后得到理论公式：
???d18???l?? (5) q?bV2?g?t(1?)?g?pa???2、动态（非平衡）测量法
非平衡测量法则是在平行极板上加以适当的电压V ，但并不调节V 使静电力和重力达到平衡，而是使油滴受静电力作用加速上升。由于空气阻力的作用，上升一段距离达到某一速度υ 后，空气阻力、重力与静电力达到平衡（空气浮力忽略不计），油滴将匀速上升，如图 3 所示。这时：
6?a?ve?qV?mg （6） d32
图3
当去掉平行极板上所加的电压V 后，油滴受重力作用而加速下降。当空气
阻力和重力平衡时，油滴将以匀速υ 下降，这时：
6??vg?mg （7）
化简，并把平衡法中油滴的质量代入，得理论公式：
??1??18???l?d?11??1?2???q??? （8） ??????b?v?tete??te?2?g???1?????pa????32
三、实验仪器：
根据实验原理，实验仪器——密立根油滴仪，应包括水平放置的平行极板（油滴盒），调平装置，照明装置，显微镜，电源，计时器（数字毫秒计），改变油滴带电量从q变到q′的装置，实验油，喷雾器等。MOD－5 型密立根油滴仪的基本外形和具体结构示于图 4。
四、实验数据处理：
电压/vT/s电荷量*10^19平均约带电荷油滴1307253.2299709863.240005230924.93.22929769930924.73.270390422307253.22997098630824.73.28100857330825.13.199391569油滴236722.53.186789343.233097236822.33.2228460836922.43.1916877136822.13.268595341368223.29186765536922.23.236793921油滴324522.54.7736803584.799093324422.34.86068589224422.44.82677362824322.54.81296990824522.54.77368035824322.74.746766501油滴423119.56.33196726.38945422919.46.43873002523119.26.48704764423119.46.38298344522919.66.33647317323019.56.359497493油滴521514.211.1463004611.30398721314.311.129037492151411.3944652121214.411.0611888721813.911.3633938721613.711.72947633 平均电子电量1.609693*10^-19 C电子电量/C*1.6200031.6165481.5996981.5973621.614854 思考题
(1)若平行极板不水平，对测量有何影响？
若不水平，油滴不会垂直运动，运动距离难以计算，且垂直方向平衡时收到的力大于重力
(2)如何选择合适的油滴进行测量？
下落0.2mm用时15到30s之间，所加电压大于200
(3)为什么要静止和匀速？实验上怎样做才能保证油滴做匀速运动？
静止或匀速时油滴才能受力平衡。从起始线静止开始，过一段时间经过下方测量线再开始测量
(4)怎样区别油滴所带电荷量的改变和测量时间的误差？ 如果平衡电压变化过大，则说明带电量发生了改变 (5)为什么向油雾室喷油时要使两极板短路
使其中不存在电场，大量油滴可以通过重力自然进入两基板之间。