(本科）5-4 密立根测定电子电荷的实验.ppt

课程主讲人： 5-4 密立根测定电子电荷的实验 一 密立根（1868 — 1953）介绍 美国物理学家，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，还验证了爱因斯坦的光电效应方程，取得了普朗克常量的精密数值. 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. 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. 二 密立根实验的意义 三 实验装置图 油滴受力： 1. 重力P，方向竖直向下； 2. 黏性力Fr，方向竖直向上. d 四 实验原理 （一） 重力场中测量 当没有外电场作用时，且油滴达到终极速度时： d 其中 式中： r 为油滴的半径； 为空气的黏度； 为油滴在重力场中的终极速度. d 于是 (1) 式中m是油滴的质量，若由实验测得 v1、r和 ，则可由上式算出油滴的质量m. （二）静电场中测量 油滴受力： 1. 重力P，方向竖直向下； 2. 黏性力Fr，方向竖直向上； 3. 电场力Fe，方向竖直向上. 改变两极板间的电压，油滴将到达新的终极速度 . 此时，作用在油滴上的合力又为零 即 于是有 (2) 由式(1)和(2)消去mg，可求得油滴的电荷为 五 实验结果 在这以后，人们还做了很多其他实验，都得出了与密立根实验相同的结果. 结论：电荷是量子化的. 在1907年到1913年期间，密立根及其合作者经过长时间的实验研究，得出了所测电荷q是电子电荷的绝对值 的整数倍的结论，即 12 选择进入下一节： 本章目录 5-0 教学基本要求 5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律 库仑定律 5-2 电场强度 5-3 电场强度通量 高斯定理 * 5-4 密立根测定电子电荷的实验 13 选择进入下一节： 本章目录 5-5 静电场的环路定理 电势能 5-6 电势 5-7 电场强度与电势梯度 * 5-8 静电场中的电偶极子