大学物理实验报告密立根油滴实验.docx

大学物理实验报告密立根油滴实验密立根油滴实验一、实验简介: ,美国人密立根便致力于细小油滴上微量电荷的测量,历时 11年,测量了上千个细小油滴,终于在1917年以确凿的实验数据,首次令人信服地证明了电荷的分立性. 他由于这一杰出贡献而获得1923年的诺贝尔物理学奖. 二、实验目的: 。 。三、实验原理: 如图所示,当质量为M电量为Q的油滴处在两块加有电压V的平行极板间时,将受到两个方向相反的力F1F2的作用,若适当调节电压V的大小,使油滴静止不动则有 F1?F2 F1?qv F2?mg即mg?qv````````(1)d 由此可见,只要能设法测出油滴的质量M,便可由该式求出电量 q的大小 : 在图一中当v=0时,F1=,随着其下降速度的加快,油滴所受空气的粘滞阻力f也越来越大,最终两力平衡而作匀速运动,若设其匀速下降的速率为V00,半径为a粘滞系数为?,根据斯托克斯定律则有: mg?f?6?a?v0````````(2) 若设油的密度为?,则有: 33m? ?a?````````(3)4 联立(2)(3)式得:a?9v0````````(4)2?g 但是由于油滴并非刚体,而且其体积也太小,所以此时斯托克斯定律并不严格成立,而应予以修正;?1?b```````(5) 1?pa? (式中,p为大气压强(取为76cmHg),b=×10-6()为一常数) 联立(3)(4)(5)式得: 39?V01m??(?)42?g1?pa32``````````````````(6) 可见只要将(6)式代入(1)式便可求出电荷电量,由此可见,q的测量关键在于m的测量,而m的测量关键以在于V0的测量. =0时,设油滴匀速下降l路程所用时间为t,则 lV0?t 联立1,式得 3 2??18???ld?q????v2?gt(1?)pa???? 将4式和各常数代入到上式中得到一个比较实用的计算油滴带电量公式: q??10?14 ?t(1? 同理可得到一个计算油滴半径的公式: a??10?6 ?t(1?(10)2g : ,: (一)仪器的调整及预热第一步:,观察水准仪中的气泡是否居中,如果不居中,可先调正面的两个底座螺丝气泡位于”6点”或”12点”位置,,接触均应缓慢小心,以免破坏水平调节. 第二步:”0”,并接整机电源预热10分钟. (二)显微镜调焦第一步:缓慢转动调焦鼓轮使物镜头插入到观察窗口并对正,且使其光轴大致水平第二步:缓慢转动目镜头,使其分划板清晰可见,并适(转载于:写论文网:大学物理实验报告密立根油滴实验)当转动整个目镜筒,使分划板不致左右偏斜. 第三步:拿开油雾室,,使细丝像清晰可见,如果所看到的细比像边缘不明亮,或者上下不一样亮,应辅导老师协助调整照明灯泡和导光棒,. 第四步:,可发现板间光亮一下子亮了许多,稍过片刻,便可看到晶莹剔透的小油滴犹如寂静夜空中点点繁星。至此密立根油滴仪调节完毕。练行极板上加上工作电压250伏左右,反向开关放在“+”或“-”侧均可,驱走不需要的油滴,直到剩下几颗缓慢运动的为止。注视其中的某一颗,仔细调节平衡电压,使这颗油滴静止不动。然后去掉平衡电压,让它匀速下降,下降一段距离后再加上平衡电压和升降电压,使油滴上升。如此反复多次地进行练习,以掌握控制油滴的方法。练习测量油滴运动的时间:任意选择几颗运动速度快慢不同的油滴,用停表测出它们下降一段距离所需要的时间,如此反复多练习几次,以掌握测量油滴运动时间的方法。练习选择油滴:要好本实验,很重要的一点是选择合适的油滴。选的油滴体积不能太大,太大的油滴虽然比较亮,但是一般带的电荷比较多,下降速度也比较快。时间不容易测准确。油滴也不能选得太小,太小则布朗运动明显。通常可选择平衡电压在200伏特以上,在20-30秒时间内匀速下降2毫米的油滴,其大小和带电量都比较合适。正式测量: 由(9)可见,用平衡法实验时要测量的有两个量,一个是平衡电压V,另一个是油滴匀速下降一段距离所需要的时间tg,测量平衡电压必须经过仔细的调节,并将油滴置于分划板上某条横线附近,以便准确判断出这颗油滴是否