密立根油滴实验.ppt

,密立根油滴实验,山东农业大学物理实验教学中心,密立根（RobertAndrewsMillikan）是著名的实验物理学家。1913年，他以闻名的油滴实验证实电子的存在，并测定了电子的电荷值，电子的普遍存在从此得到令人信服的证明。由于密立根在测量电子电荷量等方面的杰出成就而荣获1923年诺贝尔物理学奖。密立根的实验设备简单而有效，构思巧妙并且方法简洁，测得数据精确且结果稳定，是一个著名的有启发性的实验，被誉为物理实验的典范。,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，并测定基本电荷的电荷值。2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。3学习密立根油滴实验的设计思想。,【实验目的】,测量带电物体所带的电量，有平衡测量法和动态测量法。本实验采用平衡测量法。,【实验原理】,1.库仑力与重力平衡,2.空气阻力与重力平衡,1.库仑力与重力平衡:用喷雾器将油滴喷入两块相距为d的水平放置的平行极板之间，当油在喷射时，由于喷射分散发生摩擦，油滴一般都是带电的。设油滴的质量为m，所带的电量为q，两极板间的电压为V，则油滴在平行极板间将同时受到两个力的作用，一个是重力mg，一个是静电力qE.调节两极板间的电压V，可使该两力达到平衡。即,2.空气阻力与重力平衡:平行极板不带电的情况,油滴受重力作用而加速下降，但受空气阻力的作用（空气阻力与物体运动速度成正比），下降一段距离达到某一速度后，阻力与重力平衡（空气浮力忽略不记），油滴将匀速下降，根据斯托克斯定律，油滴匀速下降时：,式中是空气的粘滞系数，a是油滴的半径,Vg=l/tg。,由喷雾器喷出的小油滴的半径r是微米数量级，考虑到空气此时不能看着连续介质，其粘度需要修正，可推导最终的测量表达式为,对于具体的实验，可得：,3.测量表达式,密立根实验装置,监视器屏幕,油滴盒,喷雾器,【实验仪器】,电压显示,计时显示,油雾室,平衡水泡,CCD物距调节,平衡电压调节,电压转换开关,电源开关,计时键,1.油滴喷雾口2.油雾孔开关3.油雾孔4.油滴盒的平行极板,油滴盒,监视器的屏幕,调整仪器,（1）调节左右两只调平螺丝，使水准泡指示水平。,（2）喷雾，调节显微镜的调焦手轮，使视场中出现大量清晰的油滴；并调节监视器的亮度旋钮，使视场亮度适宜。,2.练习测量,练习控制油滴运动，驱散多余油滴，选取合适油滴（通常选择平衡电压在200300V，在2030秒内匀速下落2毫米的油滴，其大小和带电量比较合适）。,3.正式测量,（1）找合适的油滴。,（2）移动到某横线附近，细调平衡电压，使油滴静止。,（3）移动到零刻度线以上，选择下落档，测量运动时间。,【实验内容】,（1）对同一油滴，运动时间和平衡电压各测量5次。注意：每次必须重新调整平衡电压并做记录整个测量过程中都要对油滴进行跟踪，以免油滴丢失,4.实验要求,（2）用同样的方法，对5个油滴分别进行测量。,5.数据处理,倒过来验证方法,1.如果上下极板不水平，对测量