實驗報告---密立根油滴實驗

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1、wotd資料下載可編輯浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院物理實驗報告一、實驗名稱：密立根油滴實驗測電子電荷e二、實驗?zāi)康模?、通過對帶電油滴在重力場和靜電場中運動的測量，驗證電荷的不連續(xù)性，并測定電子電荷的電荷值e。2、通過實驗過程中，對儀器的調(diào)整、油滴的選擇、耐心地跟蹤和測量以及數(shù)據(jù)的處理等，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真和一絲不茍的科學(xué)實驗方法和態(tài)度。3、學(xué)習(xí)和理解密立根利用宏觀量測量微觀量的巧妙設(shè)想和構(gòu)思。三、儀器用具：密立根油滴實驗儀四、實驗原理：動態(tài)測量法假設(shè)重力場中一個足夠小油滴的運動，設(shè)此油滴半徑為，質(zhì)量為，空氣是粘滯流體，故此運動油滴除重力和浮力外還受粘滯

2、阻力的作用。由斯托克斯定律，粘滯阻力與物體運動速度成正比。設(shè)油滴以速度勻速下落，則有（1）此處為與油滴同體積的空氣質(zhì)量，為比例系數(shù)，為重力加速度。油滴在空氣及重力場中的受力情況如圖1所示：若此油滴帶電荷為，并處在場強為的均勻電場中，設(shè)電場力方向與重力方向相反，如圖2所示，如果油滴以速度勻速上升，則有（2）專業(yè)技術(shù)資料wotd資料下載可編輯圖2電場中油滴受力示意圖圖1重力場中油滴受力示意圖由式（1）和（2）消去，可解出為（3）由式（3）可以看出，要測量油滴上攜帶的電荷，需要分別測出、、、、等物理量。由噴霧器噴出的小油滴的半徑是微米數(shù)量級，直接測量

3、其質(zhì)量也是困難的，為此希望消去，而代之以容易測量的量。設(shè)油與空氣的密度分別為、，于是半徑為的油滴的視重為（4）一、實驗內(nèi)容：學(xué)習(xí)控制油滴在視場中的運動，并選擇合適的油滴測量元電荷。要求至少測量5個不同的油滴，每個油滴的測量次數(shù)應(yīng)在3次以上。1、調(diào)整油滴實驗儀①水平調(diào)整專業(yè)技術(shù)資料wotd資料下載可編輯調(diào)整實驗儀底部的旋鈕(順時針儀器升高，逆時針儀器下降)，通過水準(zhǔn)儀將實驗平臺調(diào)平，使平衡電場方向與重力方向平行以免引起實驗誤差。極板平面是否水平?jīng)Q定了油滴在下落或提升過程中是否發(fā)生前后、左右的漂移。①噴霧器調(diào)整將少量鐘表油緩慢的倒入噴霧器的儲油腔內(nèi)

4、，使鐘表油湮沒提油管下方，油不要太多，以免實驗過程中不慎將油傾倒至油滴盒內(nèi)堵塞落油孔。將噴霧器豎起，用手?jǐn)D壓氣囊，使得提油管內(nèi)充滿鐘表油。②儀器硬件接口連接主機接線：電源線接交流220V/50Hz；Q9視頻輸出接監(jiān)視器視頻輸入（IN）。監(jiān)視器：輸入阻抗開關(guān)撥至75（ohm），Q9視頻線纜接IN輸入插座。電源線接220V/50Hz交流電壓。前面板調(diào)整旋鈕自左至右依次為左右調(diào)整、上下調(diào)整、亮度調(diào)整、對比度調(diào)整。③實驗儀聯(lián)機使用a．打開實驗儀電源及監(jiān)視器電源，監(jiān)視器出現(xiàn)歡迎界面b．按任意鍵：監(jiān)視器出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置界面，首先，設(shè)置實驗方法，然后根據(jù)該地的環(huán)

5、境適當(dāng)設(shè)置重力加速度、油密度、大氣壓強、油滴下落距離?！啊北硎咀笠奇I、“→”表示為右移鍵、“+”表示數(shù)據(jù)設(shè)置鍵。c．按確認(rèn)鍵出現(xiàn)實驗界面：將工作狀態(tài)切換至“工作”，紅色指示燈亮，將平衡、提升按鍵設(shè)置為“平衡”。⑤CCD成像系統(tǒng)調(diào)整從噴霧口噴入油霧，此時監(jiān)視器上應(yīng)該出現(xiàn)大量運動油滴的像。若沒有看到油滴的像，則需調(diào)整調(diào)焦旋鈕或檢查噴霧器是否有油霧噴出，直至得到油滴清晰的圖像。⑥控制油滴的運動選擇適當(dāng)?shù)挠偷?，調(diào)整平衡電壓，使油滴平衡在某一格線上，將工作狀態(tài)按鍵切換至“0V”專業(yè)技術(shù)資料wotd資料下載可編輯，綠色指示燈點亮，此時上下極板同時接地，電

6、場力為零，油滴將在重力、浮力及空氣阻力的作用下作下落運動，當(dāng)由滴下落到有0標(biāo)記的刻度線時，立刻按下定時開始鍵，同時計時器開始記錄油滴下落的時間；待油滴下落至有距離標(biāo)志（例如1.6）的格線時，立即按下定時結(jié)束鍵，同時記時器停止記時。經(jīng)歷一小段時間后0V、工作按鍵自動切換至“工作”（平衡、提升按鍵處于“平衡”），此時油滴將停止下落，可以通過確認(rèn)鍵將此次測量數(shù)據(jù)記錄到屏幕上。將工作狀態(tài)按鍵切換至“工作”，紅色指示燈點亮，此時儀器根據(jù)平衡或提升狀態(tài)分兩種情形：若置于“平衡”，則可以通過平衡電壓調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)整平衡電壓；若置于“提升”，則極板電壓將在原平衡電

7、壓的基礎(chǔ)上再增加200V的電壓，用來向上提升油滴。①選擇適當(dāng)?shù)挠偷我骱糜偷螌嶒?，所選的油滴體積要適中，大的油滴雖然明亮，但一般帶的電荷多，下降或提升太快，不容易測準(zhǔn)確。太小則受布朗運動的影響明顯，測量時漲落較大，也不容易測準(zhǔn)確。因此應(yīng)該選擇質(zhì)量適中而帶電不多的油滴。建議選擇平衡電壓在150-400V之間、下落時間在20S（當(dāng)下落距離為2mm時）左右的油滴進行測量。平衡測量法：①開啟電源，進入實驗界面將工作狀態(tài)按鍵切換至“工作”，紅色指示燈點亮；將平衡、提升按鍵置于“平衡”。②通過噴霧口向油滴盒內(nèi)噴入油霧，此時監(jiān)視器上將出現(xiàn)大量運動的油滴。選取

8、適當(dāng)?shù)挠偷?，仔?xì)調(diào)整平衡電壓，使其平衡在某一起始格線上（見后面平衡法示意圖）。③將工作狀態(tài)按鍵切換至“0V”，此時油滴開始下落，當(dāng)油滴下落到有“0”標(biāo)