密立根油滴实验报告

密立根油滴实验——电子电荷的测量 【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。 【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。如果调节两极板间的电压 V ，可使两力达到平衡，这时： dVqqEmg (1) 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rf 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： mgvafgr6 (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： pabvafgr16 (3) 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。 至于油滴匀速下降的速度gv ，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 ggtlv (4) 最后得到理论公式： Vdpabtlgqg23)1(218 (5) 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： mgdVqvae6 （6） 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： mgvg 6 （7） 化简，并把平衡法中油滴的质量代入，得理论公式： 21231111218 eeetttvdpablgq （8） 【实验仪器】 根据实验原理，实验仪器——密立根油滴仪，...