資源描述：
《密立根油滴實驗的誤差分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、廣東技術師范學院學報2006年第6期JournalofGuangdongPolytechnicNormalUniversityNo.6,2006密立根油滴實驗的誤差分析12梁明月王笑君(華南師范大學物理與電信工程學院,廣東廣州510006)摘要:針對測定電子的電荷量的密立根油滴實驗,分析該實驗誤差產生的原因,根據(jù)誤差傳遞和隨機誤差的統(tǒng)計分析理論給出總的隨機誤差。在數(shù)據(jù)處理過程中應用肖維勒準則推導出異常數(shù)值的判斷和剔除的方法。關鍵詞:密立根油滴實驗;誤差產生原因;誤差傳遞;異常值剔除;肖維勒準則中圖分類號:O562文獻標識碼:A文章編號
2、:1672-402X(2006)06-0084-03電在科學技術上的廣泛應用以及物質的電結構理強度。如果調節(jié)兩極板間的電壓U,可使兩力互相抵消論的發(fā)展,促使人們要求對電的本質作更深入的研而達到平衡,即它們之間的關系為:究。美國杰出的物理學家密立根經歷7年的時間,用油Umg=QE=Q(1)d滴法直接證實了/電0的不連續(xù)性,并用實驗方法直接可見測出了U,d,m,即可知測量了電子的電荷量,從而揭示了電荷的量子本性。這道油滴的帶電量Q。由于油滴的質就是著名的密立根油滴實驗,它是近代物理學發(fā)展中-15量很小(約10kg),因此,必須采具有重要意
3、義的實驗。本文結合該實驗的原理和實驗用特殊方法測定。的操作過程,分析這個實驗誤差產生原因,推導由于誤平行板間未加電壓時,油滴受差傳遞引起的總的實驗誤差的計算。最后,在數(shù)據(jù)處理重力和空氣的粘滯阻力,油滴走一時,根據(jù)實驗測得到的各個電量q,應用肖維勒準則判小段達到某一速度vg后,粘滯阻力斷和剔除異常數(shù)值,再作圖線性擬和,即可由斜率求出與重力平衡,如圖2,基本電荷e的值。由斯托克斯定律及對其修正,1實驗原理和實驗過程推導得到油滴質量為3[2]1.1基本原理4PQ9Gvg2m=(2)3b測定電2Qg(1+)pa子的電量,本l實驗采用平vg=t
4、(3)衡測量方式中,Q為油滴密度,G是空氣的粘度,a是油滴的法。用噴霧器-3半徑,b為一修正常數(shù),b=8.22@10m#Pa,p為大氣將油滴噴入壓強,l為油滴在兩極板未加電壓時勻速下降的距離,兩塊相距為d時間為t。的水平放置的平行極板之間,如圖1所示。由(1)、(2)、(3)式得油滴在噴射時由于摩擦,一般都是帶電的。設油滴318PGl2d的質量為m,所帶電量為Q,兩極板間所加的電壓為U,Q=bU32Qgt(1+)則油滴在平行極板間將同時受到兩個力的作用。一個pa是重力mg,一個是電場力QE。E為兩平行板間的電場實驗中可發(fā)現(xiàn),對于同一油
5、滴,如果我們改變它所收稿日期:2006-10-21作者簡介:梁明月,女,(1978~),廣東陽江人,華南師范大學2006級物理與電信工程學院研究生,研究方向為課程與教學論。第5期梁明月王笑君:密立根油滴實驗的誤差分析#85#帶的電量,則能夠使油滴達到平衡的電壓U,必須是某系統(tǒng)誤差引起的部分,主要就是由測量人員的主觀素些特定的值Un,這表示與它相對應的電量Q是不連續(xù)質引起的偶然誤差形成的。的,即選擇合適的油滴很重要,油滴的體積太大,大的油Qn=ne=mgd/Un(n=?1,?2,,)滴雖然容易觀察,但質量大,必須帶很多電荷才能取得e是一
6、個不變的值。平衡,而且下落時間短,結果不易測準。油滴的體積過對于不同的油滴,可以發(fā)現(xiàn)有同樣的規(guī)律,e是小,容易產生漂移,也會增大測量誤差。選擇那些質量Q1,Q2,,,Qn的最大公約數(shù),這就證明了電荷的不連續(xù)適中而帶電量不太多的油滴才是可取的,可根據(jù)平衡性,并存在著最小的電荷單位,即電子的電荷量e。電壓的大小(約200V)和油滴勻速下降的時間(約15~[3]1.2實驗過程35s)來判斷油滴的大小和帶電量的多少。本實驗的實驗儀器有密立根油滴實驗儀、CCD監(jiān)測量平衡電壓必須經過仔細的調節(jié),而且應該將視器。實驗時實際上要測量的只有兩個物理量,
7、一個是油滴懸于分格板上某條橫刻度線附近,以便準確判斷平衡電壓Un,另一個是油滴勻速下降一段時間l所需出油滴是否靜止。在每次測量時都要仔細調節(jié)/平衡0要的時間t。對已調平衡的油滴,將油滴移到/起跑0線電壓,以減小測量的隨機誤差和因油滴揮發(fā)、質量減少上,即將油滴移到某條刻度線上,仔細調節(jié)/平衡0電使平衡電壓發(fā)生變化。壓,使油滴受力平衡,靜止不動。按/計時/停"按鈕,讓在測量油滴勻速下降距離L所需的時間t時,選計時器停止,使面板控制兩極板電壓的開關置為/00,定測量的這段距離的位置也會影響測量的誤差大小。油滴開始勻速下降,同時時間開始計時,
8、到達終點踏線若L的距離太靠近上極板,極板上的小孔有氣流,電場時,調節(jié)面板開關撥向/平衡0位置,使油滴立即靜止,變得不均勻,影響測量結果;如果太靠近下極板,測量計時停止。完時間t,油滴容易丟失,影響重復測量。為保證油滴勻速
