油滴法测基本电荷.ppt

2020 2 5 1 油滴法测基本电荷 制作 张莹 物理实验中心 2020 2 5 2 实验介绍 美国物理学家密立根 R A Millikan 在1906 1917年所做的测量微小油滴上所带电荷的工作 即油滴实验 是物理学史上具有重要意义的实验 油滴实验直接验证了电荷的量子性 并且第一次精确的测量了电子的电荷 由于这一开创性的工作 密立根荣获1923年诺贝尔物理奖 2020 2 5 3 实验目的 1 测量基本电荷的电量 加深对电荷 量子性 的理解 2 通过本实验进一步训练实验者严谨求实的实验态度和工作作风 2020 2 5 4 实验仪器 密立根油滴仪 显示仪 喷雾器 2020 2 5 5 F电 mg 实验原理 fr mg 2020 2 5 6 在上图中 首先调节极板之间的电压 使得qU mg 1 即油滴在极板之间保持静止 撤掉极板之间的电压 油滴所受的电场力随之消失 油滴在重力和空气阻力的作用下运动 运动一段时间后 fr mg这样油滴开始以此时的速度v作匀速运动 其中 2020 2 5 7 fr 6 a v 2 油滴近似为球形 m 4 3 a3 3 同时修正为 1 b pa 4 因此连立以上各式 可得 q 18 d U 2 g 1 2 l t 1 b pa 3 2 2020 2 5 8 可见 只要测出油滴运动的速度和极板之间的电压即可测出油滴的电量 由电荷的 量子性 可得q只能为某一数值的整数倍 由此可以得出油滴所带电子的总数n 从而得到一个油滴的电荷值为e q n 2020 2 5 9 实验步骤 1 视频电缆2 保险丝3 电源线4 电源开关5 指示灯6 显微镜7 上电极压簧8 K19 K210 计时开关K311 平衡电压W 2020 2 5 10 仔细调节平衡电压U使油滴能够静止于屏幕上某条刻度线上 测量油滴匀速下降距离L所需的时间t 对同一颗油滴进行8次测量 另选4颗油滴 用同样的方法进行测量 2020 2 5 11 注意事项 1 选择平衡电压200V左右 下降2mm时间8 20s的油滴 2 每次都要调节平衡电压 3 实验前必须调节水准泡 4 喷油时喷雾器必须竖直 5 擦拭极板时要关掉电源 以免中电 2020 2 5 12 附录 罗伯特 安德勒斯 密立根简介 RobertAndrewsMillikan 1868 1953密立根教授是杰出的美国实验物理学家和教育家 他把毕生精力用于科学研究和教育事业 他是电子电荷的最先测定者 密立根从1907年开始进行测量电子电荷的实验 1909年至1917年他对带电油滴在相反的重力场和静电场中的运动进行了详细的研究 1913年发表的电子电荷测量结果 2020 2 5 13 e 4 770 10 10静电单位电荷 这一著名的油滴实验曾轰动整个科学界 使密立根名扬四海 1916年密立根又解决了光电效应的精确测量问题 第一次由光电效应实验测量了普朗克常数h 密立根教授由于测量电荷和研究光电效应的杰出成就 荣获了1923年度诺贝尔物理学奖金 2020 2 5 14 思考题 1 如何判断油