密立根油滴实验实验报告.doc

1、密立根油滴实验实验报告佛山科学技术学院实验报告课程名称近代物理实验 1 1实验项目密立根油滴实验专业班级2 12 物理学（光电检测）姓名陈铭胜学 学 号 号20_284113指导教师李斌、朱星成 成绩 绩日 期 20_ 年月日 日一、实验目的 1.理解密立根油滴实验测量基本电荷的原理和方法。2.验证电荷的不连续性，并测量基本电荷的电量。二、实验仪器 OM98CCD 微机密立根油滴实验仪 （ 主要由油滴盒、CCD 电视显微镜、电路箱和 22cm 监视器等组成）三、实验原理 一质量为 m、带电量为 q 的油滴处于相距为 d 的二平行极板间，当平行极板未加电压时，在忽略空气浮力的情况下，油滴将受重力

2、作用加速下降，由于空气粘滞阻力与油滴运动速度 u 成正比，油滴将受到粘滞阻力作用，又因空气的悬浮和表面张力作用，油滴总是呈小球状。根据斯托克斯定理粘滞阻力可表示为 hu p a f r 6 = 式中：a 为油滴半径； h 为空气的粘滞系数。当粘滞阻力与重力平衡时，油滴将以极限速度 d 匀速下降，如图 1 所示。于是有 mg ad= hu p 6(1)油滴喷入油雾室，因与喷咀摩擦，一般会带有 n 个基本电荷，则其带电量 q=ne (n=1,2,3)，当在平行极板上加上电压 U 时，带电油滴处在静电场中，受到静电场力 qE。当静场电力与重力方向相反且使油滴加速上升时，油滴将受到向下的粘滞阻力。随着

3、上升速度的增加，粘滞阻力也增加。一旦粘滞阻力、重力与静电力平衡时，油滴将以极限速度 u 匀速上升，如图 2 所示。因此有 dUq qE a mgd= = + hu p 6(2)由式（1）及式（2）可得 ÷÷øöççèæ +=du duu uUdmg q(3)实验报告内容 ：一 .实验目的二 .实验仪器（仪器名称、型号、参数、编号 ）三 .实验原理（原理文字叙述和公式、原理图）四 .实验 步骤五、实验数据和数据处理六 .实验结果七 .分析p 讨论 （ 实验结果的误差来和减小误差的方法、实验现象的分析p 、问题的讨论

4、等）八 .思考题精选文档设油滴密度为 r ，其质量为334a m rp =(4)由式（1）、（4），得油滴半径 2129÷÷øöççèæ=gadrhu(5)考虑到油滴非常小，空气已经不能看作是连续媒质，所以其粘滞系数应修正为 pa b / 1+= ¢hh(6)式中 a 因处于修正项中，不需要十分精确，按式（5）计算即可。其中 b 为修正常数，p 为空气压强。实验中使油滴上升和下降的距离均为 l ，分别测出油滴匀速上升时间ut和下降时间dt,则有 ,uutl= uddtl= u(7)将（4）、（5）、（6）

5、、（7）式代入（3）式，可得 21231 1 11218÷÷øöççèæ÷÷øöççèæ+ ×úúúúûùêêêêëé+=d d ut t t Udpablgqhrp 令231218úúúúûùêêêê

6、5;é+=pablgdKhrp 所以211 1 1÷÷øöççèæ÷÷øöççèæ+ =d d ut t t UKq(8)式（8）是动态法测量油滴电荷的公式。四、实验步骤 1.将密立根实验仪器调水平， 使得仪器上水泡居中 2.测量练习 （1）喷雾练习（2）油滴选择 （3）调节平衡（4）计时练习3.正式测量 （ （1）用静态法测量 （2）用动态法测量 五、实验数据和数据处理精选文档六、实验结果七 、分析p 讨论 （实验结果的误差

7、来和减小误差的方法、实验现象的分析p 、问题的讨论等）注意事项：1.油雾喷雾器的油壶不可装油太满，否则喷出的是油注，而不是油雾。长期不作实验时应将油液倒出，并将气囊与金属件分离保管好，以延长使用寿命。2.若显示屏上看不到油滴（油滴盒中没有油滴），有可能上电极“4”中心小孔堵塞，可用头发清理。3.实验过程中极性开关 K1 拨向任一极性后一般不要再动，使用最频繁的是电压调节开关 K2、平衡调节旋钮 W 以及“计时/停”开关，操作一定要轻而稳，以保证油滴的正常运动。如在使用过程中发现高压突然消失，只需关闭油滴仪电半分钟后再开机就可恢复正常。误差分析p ：1.个别油滴质量选取太大，自由下落时间过短，导

8、致计时误差偏大。2.静态法测量时，油滴不能很好平衡在上方，下落时有初速度，故油滴质量偏大，增大 了误差。精选文档写的很有深度。切合实际，对工作有指导作用。#include "stdio.h" #include "math.h" #define b 0.00822/修正常数 #define p 300/大气压强 #define q 981/油滴密度 #define g 9.8/重力加速度 #define Pi 3.1415926/圆周率 #define d 0.005/极板距离#define j 0.0000/空气粘滞系数 #define l 0.0015

9、/下落距离#define e 1.602.0000000001.000000001/单位电荷量10E-19 long double e_6,sume=0;/用于存储各个油滴的计算电荷量和所有油滴电荷量总和的存储double Q=0,a=0,U=0,t=0,tp=0,sumt=0,t_6;/Q-油滴计算带电量、a-中间量long double e0=1.602.0000000001.000000001; int i,N=0,k; int flag=0; char z; void main e0=e; printf("是否需要计算平均下落时间(y or n)?n"); z=ge

10、tchar; if(z="y") for(i=1;isumt=0;printf(" _第d滴油滴_n",i);for(k=1;kprintf("请输入第d次下落时间nt=",k);scanf("lf",&tp);sumt=sumt+tp;t_i=sumt/4;printf("平均下落时间：t=lfn",t_i);flag=1; if(z="n")|flag=1) for(i=1;iprintf(" _第d滴油滴_n",i);printf("

11、;请输入电压平均值U：nU=");scanf("lf",&U);if(flag=0)printf("请输入下落时间平均值t：nt=");scanf("lf",&t);if(flag=1)t=t_1;a=sqrt(9_j_l/2/q/g/t);printf("中间量a=En",a);Q=18_Pi/sqrt(2_q_g)_d/U;Q=Q_pow(j_l/t/(1+b/p/a),1.5);N=(int)(long double)Q/(long double)e0);if(long double)Q/(long double)e0)-N>=0.5