密立根油滴试验-上海交通大学物理试验中心.ppt

密立根油滴实验 ——基本电荷测定 密立根（R. A. Millikan） 二、实验目的 学习密立根油滴实验的设计思想。 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，并测定基本电荷值。 通过对实验仪器的调整，油滴的选择、跟踪和测量，以及实验数据处理等，培养学生严谨的科学实验态度。 三、实验原理 1. 静态平衡测量法 2. 动态非平衡测量法 3. 对粘滞系数的修正 四、实验仪器 五、实验方法 2．油滴的选择和控制 ①控制油滴 ②测量油滴运动的时间 ③选择油滴 ④改变油滴的带电量 六、研究课题 2、动态非平衡测量法测电子电荷 七、思考题 若平行极板不水平，对测量有何影响？ 如何选择合适的油滴进行测量？ 实验上怎样做才能保证油滴做匀速运动？ 怎样判断油滴所带电荷量的改变？ 八、参考文献 R.A.Millikan，Phys.Rev. Vol.21(1923)483; Vol.22(1923)409 潘人培等，物理实验教学参考书，高等教育出版社（1990） 九、实验已知参数 重力加速度 油滴密度 空气密度 极板间的距离 200C时的粘滞系数 200C时的大气压 修正系数 上电极中央的小孔 油雾室 油雾孔 显微镜中分划板 1、仪 器 的 调 整 驱走不需要的油滴，直到剩下几颗缓慢运动的为止。注视其中的某一颗，仔细调节平衡电压，使这颗油滴静止不动。然后去掉平衡电压，让它匀速下降，下降一段距离后再加上平衡电压和升降电压，使油滴上升。如此反复多次地进行练习，以掌握控制油滴的方法。 任意选择几颗运动速度快慢不同的油滴，用停表测出它们下降一段距离所需要的时间。或者加上一定的电压，测出它们上升一段距离所需要的时间。如此反复多练几次，以掌握测量油滴运动时间的方法。 要做好本实验，很重要的一点是选择合适的油滴。选的油滴体积不能太大，太大的油滴虽然比较亮，但带的电荷比较多，下降速度也比较快，时间不容易测准确。油滴也不能选的太小，太小则布朗运动明显。通常选择平衡电压在200伏特以上，在20～30秒时间内匀速下降2毫米的油滴，其大小和带电量都比较合适。 对MOD-5型密立根油滴仪，可以改变油滴的带电量。按下汞灯按扭，低压汞灯亮，约5秒钟，油滴的运动速度发生改变，这是油滴的带电量已经改变了。 1、静态平衡测量法测电子电荷 提示： ①用静态平衡测量法实验时要测量的有两个量，一个是平衡电压U，另一个是油滴匀速下降一段距离l所需要的时间tg。测量平衡电压必须经过仔细的调节，并将油滴置于分划板上某条横线附近，以便准确判断出这颗油滴是否平衡。 显微镜中看到的油滴 ②测量油滴匀速下降一段距离l所需要的时间tg时，应先让油滴下降一段距离后再测量时间。选定测量的一段距离l，应该在平行板之间的中央部分，即视场中分划板的中央部分。若太靠近上电极板，小孔附近有气流，电场也不均匀，会影响测量结果。若太靠近下电极板，测量完时间tg后，油滴容易丢失，影响测量。一般取l为0.2厘米比较合适。 ④用同样方法分别对4～5颗油滴进行测量，对MOD-5B型密立根油滴仪，也可用改变油滴带电量的办法，反复对同一颗油滴进行实验，求得电子电荷e。 ③对同一颗油滴应进行10～12次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压。如果油滴逐渐变得模糊，要微调测量显微镜跟踪油滴，勿让油滴丢失。 3、改变油滴的带电量，验证电 荷的不连续性 4、观测油滴的布朗运动 研究课题 编 导： 叶庆好 解 说： 贺 瞿 视频拍摄： 沈学浩 白志刚 视频剪辑： 倪卫海 音频编辑： 陈 璋 平面设计： 周 峰 游 明 整体设计： 倪邦辉 录音合成： 陈 璋 上海交通大学应用物理系 物理实验中心 上海交通大学物理协会CAI小组 联合制作 1999年6月 * * 一、密立根（R. A. Millikan） 与 基本电荷测定 密立根（R. A. Millikan）是著名的实验物理学家，1907年开始，他在总结前人实验的基础上，着手电子电荷量的测量研究，之后改为以微小的油滴作为带电体，进行基本电荷量的测量，并于1911年宣布了实验的结果，证实了电荷的量子化。 密立根的实验设备简单而有效，构思和方法巧妙而简洁，他采用了宏观的力学模式来研究微观世界的量子特性，所得数据精确且结果稳定，无论在实验的构思还是在实验的技巧上都堪称是第一流的，是一个著名的有启发性的实验，因而被誉为实验物理的典范。 利用带电荷的微小油滴在均匀电场中运动的受力分析，可将油滴 所带的微观电荷量的测量转化为油滴宏观运动速度的测量。 带电油滴在平行板电