密立根油滴实验.doc

大学物理专题实验小论文电子特性专题实验日期：2008-11-5至2008-11-19通信0*0* * 学号：0*21*密立根油滴实验的探讨 通信0*0* * 0*21*摘要：密立根油滴实验是近代物理学发展中具有重要意义的实验，实验目的是测量微小油滴上所带电荷。美国著名物理学家密立根花了七年功夫（1909-1917）才完成了这一重要实验，现在我们可以用已制成的仪器方便地重复密立根当年的实验，通过实验过程亲自测定电子电量。实验过程中有许多地方需要我们注意。关键词：密立根油滴实验 实验过程 油滴运动 油滴所带电荷 电子电量实验背景：密立根油滴实验是电子特性专题实验之一，该专题目的是更好地认识电子的基本属性，通过一系列实验，从测量电子的电荷值入手，进一步研究电子的发射、电子在电场和磁场中的运动情况，从而对电子的特性有一个全面的认识。密立根实验的目的则是让我们观察并控制带电油滴在电场中的运动，测量油滴所带电荷，并测定电子的电荷值，验证电荷的不连续性。实验探讨：该实验设计巧妙，简单方便地证明了所有电荷都是基本电荷e的整数倍，明确了电荷的不连续性。实验采用油滴作为电荷的载体，通过测量油滴所带电荷量来测量电子的电荷值，并同时证明电荷的不连续性。 实验采用MOD-5型油滴仪，它由油滴盒、照明装置、调平系统、测量显微镜、计时器、供电电源、喷雾器、CDD图像监视系统等组成。 实验时首先要对仪器进行调平，使两极板间的电场在竖直方向上。正式试验测量前最好先尝试一下仪器的各种操作，比如通过调节测量显微镜的调焦手轮使油滴清晰，通过控制“平衡”、“提升”、“下落”按钮控制油滴的运动，练习计时的及时准确性。 油滴是使用喷雾器从油雾室的喷雾口喷入的。很多同学在这个环节就遇到了困难，影响了接下来的油滴选择和测量。在喷油时并不需要多次，一次就足够了，但要注意挤压喷雾器的速度要快，这样油滴会分散开来，才能得到比较理想的油滴。 此时电压控制开关应处在“平衡”状态，并已通过旋钮将电压调到一个合适的值，例如200-300V之间。这时喷入的油滴如雪花般散布在显示屏上，会有一些油滴在以较快的速度上升或下降，另一些则基本悬浮在显示屏视场中。这些悬浮的就是平衡电压为已选择电压的油滴。如果视场中没有合适的，可以通过调节显微镜调焦手轮改变焦距，此时原来的油滴将变得不清晰，而一些原本不清晰的油滴将显现并变得清晰。调节知道选择到合适的油滴。 此时可以开始进行测量。从实验前推导的公式可知只需测量平衡电压和油滴匀速下降一段距离所需要的时间这两个量即可。为了使实验结果尽量精确，要对同一油滴进行多次的测量。所以要保证油滴在多次测量中不会丢失。这需要我们在每一次计时后及时将电压调到提升档，在合适的位置使其近似平衡。这样记录完数据后能很容易地找到原油滴继续测量。 测量时要在将电压调到下落档的同时开始计时。下次测量前要校准平衡电压，如果平衡电压值发生了明显的改变，说明油滴的性质发生了变化，如运动中融合了别的油滴或发生了电荷的损失。这时就要重新选择一个新的油滴进行测量。 对同一个油滴进行6-10次的测量并记录相应平衡电压和下落时间后，再选取别的油滴进行同样的测量，共测量6-10个油滴。将数据代入公式计算每个油滴的带电荷量（其中各个字母所代表的物理量或常数值均可以在实验指导书中查找到）。因为油滴所带电荷量均为基本电荷e的整数倍，所以可以对实验测得的各个电量求最大公约数，这个公约数就是基本电荷的数值。我们可以采用倒过来验证的方法进行数据处理。方法是用公认的电子电荷值e =（1.6020.002）10-19C去除实验测得的电量q，得到一个很接近某一个整数的数值，然后对其取整，这个整数就是该油滴所带的基本电荷数目n。用这个n去除实验测得的电量，就得到了电子的电荷值e。求出实验值的平均值，与公认值进行比较。 这个实验的步骤已经基本确定下来，看似比较简单，只要照做就行。但是在实验中还是会有不同的问题出现。比如某个选定的油滴在进行几次测量后跑出了显示屏上的网格区域，无法准确判断其运动的路程。这时就要重新选择油滴测量，否则接下来测得的数据将会不准确。实验要求我们在操作时要细致、耐心、认真，并掌握一定的技巧。例如在计时开始和结束的时候都要使用双手同时按下电压控制和计时控制按钮，保证计时的准确性，确保油滴不会丢失。 结论:总体来讲该实验并不难，只要仔细认真地对待就一定能得到较为准确理想的结果。如果在实验前能够认真的预习相关只是和实验内容对实验会很有帮助，