用密立根油滴实验测电子电荷.pdfVIP

著名的学家密立根（RobertA.Millikan）在1909年到1917年期间所做的测量微小油

滴上所带电荷的工作，即油滴实验，是学发展史上具有重要意义的实验。这一实验的设计思想

简明巧妙，方法简单，而结论却具有不容置疑的说服力，因此这一实验堪称实验的精华和典范。

密立根在这一实验工作上花费了近10年的心血，从而取得了具有重大意义的结果，那就是（1）证

明了电荷的不连续性（具有颗粒性）。（2）测量并得到了元电荷即为电子电荷，其值为e=1.60×

−19

10C。现公认e是元电荷，对其值的测量精度不断提高，目前给出最好的结果为

e=(1±0×10−19C

正是由于这一实验的成就，他荣获了1923年学奖金。

80多年来，学发生了根本的变化，而这个实验又重新站到实验的前列，近年来根据

这一实验的设计思想改进的用磁漂浮的方法测量分数电荷的实验，使古老的实验又焕发了青春，也

就更说明密立根油滴实验是富有巨大生命力的实验。

本实验的目的，是学习测量元电荷的方法，并训练实验时应有的严谨态度与的科

学精神。

实验原理

密立根油滴实验测定电子电荷的基本设计思想是使带电油滴在测量范围内处于受力平衡的状

态。按油滴作匀速或静止两种方式分类，油滴法测电子电荷分动态测量法和平衡测量

法。

1．动态测量法

考虑重力场中一个足够小油滴的，设此油滴半径为r，质量为c,空气是粘滞流体，故此油

滴除重力和浮力外还受粘滞阻力的作用。由斯托克斯定律，粘滞阻力与物体速度成正比。设油

滴以匀速度v下落，则有

f

mg−mg=Kv（1）

12f

此处m为与油滴同体积的空气的质量，K为比例系数，g为重力加速度。油滴在空气及重力场中的

2

受力情况如图8.1.1-1所示。

若此油滴带电荷为q，并处在场强为E的均匀电场中，设电场力qE方向与重力方向相反，如

图8.1.1-2所示，如果油滴以匀速v上升，则有

r

qE=(m−m)g+Kv（2）

12

r

由（1）和（2）消去K，可解出q为