米里根油滴实验.ppt

密立根简介 历史背景及意义 实验原理 数据处理 已知参数值 思考与讨论 山 西 大 学 物 理 实 验 中 心 1 “倒证法” 设实验得到m个油滴的带电量分别为q1,q2,…..,qm,由于电荷的量子化特性，应有qi=nie,此为一直线方程，n为自变量，q为因变量，e为斜率。因此m个油滴对应的数据在n～q坐标系中将在同一条过原点的直线上，若找到满足这一关系的曲线，就可用斜率求得e值。将e值的实验值与公认值比较，求相对误差。 ? 5 ? 4 ? 3 ? 2 ? 1 tg t5 t4 t3 t2 t1 ?n q 下降时间 平衡电压 电荷序号 实验值： 相对误差： n q n1 n2 q1 q2 钟油密度： 空气粘滞系数： 重力加速度 ： 修正常数 ： 大气压强： 平行极板间距 ： 油滴运动的距离： 2 “最大公约数法” 此法需要大量的油滴数据，计算出各油滴的电荷后，求它们的最大公约数，即为基本电荷e值。此法是在不知道单位电荷的公认值的前提下，从对实验数据的处理中获得单位电荷的实验值。这样比较符合研究物理实验的规律，而且此法在理论上容易让学生接受。然而在实际处理中是件比较困难的事，第一必须测量大量的油滴数据，第二必须具备较好的数学功底，所以在实验中不易实现。 3 “二维作图法” 建立二维坐标，将所测的带电油滴数据Qi标于纵坐标轴，并通过这些点作平行于横轴的直线。然后沿横轴等间隔地描出若干个点，沿这些点作平行于纵轴的直线，于是在坐标上形成网格，横纵直线的交点称为节点，用一条过原点且与纵轴重合的直线按顺时针方向扫，当恰好在某一位置使得线上的节点最多，则这条直线刚好满足直线方程Qi=nie，而此线的斜率即为基本电荷电量的实验值e。 1、如何判断油滴盒内两平行极板是否水平？如果不水平对实验有何影响？ 2、为什么向油雾室喷油时，一定要使电容器的两平行极板短路？这时平行电压的换向开关置于何处？ 3、应选什么样的油滴进行测量？选太小的油滴对测量有什么影响？选太大或带电太多的油滴又存在什么问题？ 4、你对本实验的数据处理有没有更好的方法？谈谈你的想法。 6. 利用某一颗油滴的实验数据，计算出作用在该油滴上的浮力，将其大小与重力、粘滞力、电场力相比较。 5. 观察中发现油滴形象变模糊，是什么问题？为什么会发生？如何处理？ 周海涛 E-mail：zht007@sxu.edu.cn 山西大学物理实验中心 * * 山西大学物理实验中心 * * 山西大学物理实验中心 * * 山西大学物理实验中心 * * 山西大学物理实验中心 * * 山西大学物理实验中心 * * 山西大学物理实验中心 * * 山西大学物理实验中心 * * 山西大学物理实验中心 密立根油滴实验 ?密立根简介 ?实验原理 ?实验内容及操作步骤 ?数据处理 ?思考与讨论 ?注意事项 ?历史背景及意义 ?实验装置 密立根 (Bobert Andrew Millikan) 美国物理学家。1868?年3月22日生于伊利诺伊州的莫里森，1953年12月19日卒于加利福尼亚萨迪纳?。1893?年取得奥伯林大学硕士学位。1895年获哥伦比亚大学博士学位后留学欧洲。1896年回国任教于芝加哥大学。 1907?～?1913年间做了一连串实验，用带电油滴准确地测定电子的电荷值，还验证了A.爱因斯坦的光电效应方程，取得了普朗克常数的精密数值。因在基本电荷和光电效应方面的研究而获得1923年诺贝尔物理学奖。1921年任加利福尼亚理工学院布里奇物理实验室主任，并领导一批物理学家研究宇宙射线，其中最重要的成就是C.D.安德森在1932年发现正电子。 密立根油滴实验在近代物理学发展中占有非常重要的地位,该实验清楚地证明了电荷的颗粒性,并确定了最小单位电荷的量值。开设这个实验,不仅是为了掌握一种实验方法,或验证一下前人已经验证过的定律,更重要的是通过实验使学生独立思考,掌握一种发现物理规律的方法———通过本实验发现电荷的颗粒特性,并确定电荷的最小值。 一个电子所带的电荷量是现代物理学重要的基本常数之一。1897年汤姆逊测定了阴极射线的荷质比，证实了阴极射线是带电荷有质量的离子，从而证实了电子的存在。美国杰出的物理学家密立根，从1906年起就致力于细小油滴带电量的测量，他用了11年时间，经过多次重大改进，终于以上千个油滴的确凿实验数据得出基本电荷的电量e=(1.5924±0.0017)×10-19C，首先直接证实了电荷的量子