大一下物理实验【实验报告】密立根油滴法测电子电荷.docx

东南大学物理实验报告姓名学号指导教师日期座位号报告成绩试验名称 密立根油滴法测电子电荷目录预习报告25试验目的2试验仪器2试验中的主要工作2预习中遇到的问题及思考3试验原始数据记录4试验报告612试验原理试验步骤试验数据处理及分析争论试验目的：1、学会使用密立根油滴仪等试验仪器2、把握密立根油滴法测定电子电荷的试验方法3、领悟密立根试验的设计思想4、进一步把握处理试验数据的方法试验仪器包括仪器型号：仪器名称型号规格生产厂家仪器编号密立根油滴仪MOD-5南京培中科技油 A-07开发争论所试验中的主要工作：1、 调整仪器：将仪器放平，调整仪器底部左右两只调平螺丝，使仪器水平，仪器预热 10 分钟，将油从油雾室旁的喷雾口喷入， 微调测微显微镜的调焦手轮。2、 测量练习：练习掌握油滴。3、 正式测量：对同一颗油滴进展 68 次测量，而且每次测量都要重调整平衡电压，用同样的方法再进展。4、 数据处理：验证电荷的不连续性并测定电子电荷值 e。5、 认真观看显微镜视场中看到的大小、明暗、降落快慢各异的油滴的表现。预习中遇到的问题及思考：1、假设油滴室内两容器极板不平行，对试验结果有何影响？答：假设油滴室内两容器极板不平行，则油滴所受电场力不在竖直方向上，故不能保证油滴做直线运动，计算公式条件不成立，求出来的电子电荷数量不准确。2、假设所加视场方向使得电荷所受电场力方向与重力方向一样，能否 利用本试验的理论思想和方法测得电子电荷 e？答：假设所加视场方向使得电荷所受电场力方向与重力方向一样，也能利用本试验的理论思想和方法测得电子电荷 e，不过只能用动态法测量，并且要修改相应受力关系式。试验原始数据记录：油的密度 p=981kg/m 3重力加速度 g=9.80m/s2空气的粘滞系数 n=1.83*10-5kg/(m*s) 油滴匀速下降的距离取 l=2.00*10-3m修正常数 b=8.22*10-3m*pa大气压强 P=1.013*105pa平行极板距离 d=5.00*10-3m代入以上数据可得编号数据处理q/(10-19c)q/e取整 n测量值 e(10-19c)对试验结果的分析在试验误差允许范围内，可知各油滴所带电荷量都约为 1.6*10-19C 的整数倍，且不连续分布。油滴1#2#3#4#5#6#编号次数U/Vt/sU/Vt/sU/Vt/sU/Vt/sU/Vt/sU/Vt/s134123.917332.328126.123422.628739.832345.6234024.017430.628226.223521.628839.732346.1333824.117431.228225.923422.128740.032245.8433923.917331.428126.023422.428639.832146.0534024.117432.128226.323622.828640.232246.2633823.817331.828326.123522.328839.732345.9平均值油滴33924.017431.628226.123522.328739.932246.01#2#3#4#5#6#3.103.543.294.961.6561.781.942.1882.063.101.0351.132223111.551.771.6451.6531.6561.783.1010.633.443.313.5011.25一、 试验原理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， 在油的喷射分散过程中，摩擦作用使得油滴带电，设油滴的质量为 m， 所带的电量为 q，两极板间的电压为 U，调整 U，可使油滴静止在某一位置，无视空气对油滴的浮力作用，则在平衡状态下有，即其中 m 是一个微观量，无法从试验直接测量，需要承受特别的方法间接测量：撤除平行板间的电压，油滴在重力作用下加速降落，随即便有空气的黏性阻力 Fr 作用在油滴上，重力与黏性阻力合作用的结果使得油滴很快到达以恒定速度 v 下落，粘滞阻力f 与重力 mg 平衡，即fr=6rv=mg式中是空气的黏滞系r数，r 是油滴的半径由于外表张力的缘由，油滴总是呈小球状设油滴的密度为，则故由得：密立根在当年的试验中觉察，斯托克斯公式 f=6 rv 应用于格外r小的油滴时，应当对黏滞系数进展一个除以 的修正，其中b 为修正常数，b=8.22×10-3m·Pa；p 为大气压强，单位为Pa， 式中速度 v 可通过测量在平行板电压为零的状态下，油滴匀速下降的距离 l 和相应的时间 t 得到 v=l/t 将 式 代 入 式 并 考 虑 的 修 正 得本试验中油的密度=9.81Kg·m-3，重力加速度 g=9.80m/s2空气的黏滞系数=1.83×10-5Kg·m-1·s-1，油滴匀速下降的距离l=2.0×10-3m修正常数 b=8.22×10-3m·Pa，大气压强 p=1.013×105Pa 平行板间距离 d=5.0×10-3m代入式得二、 试验步骤1、调整仪器：将仪器放平，调整仪器底部左右两只调平螺丝， 使仪器水平。仪器预热格外钟，将油从油雾室旁的喷雾口喷入喷一次即可，微调测量显微镜的调焦手轮，使视场中消灭大量清楚的油滴。2、练习测量：练习掌握油滴，在平行极板上加上平衡电压约250V，工作电压选择开关置平衡挡，驱走不需要的练习掌握油滴，直到剩下几颗缓慢运动的油滴为止。注视其中的某一颗油滴，认真调整平衡电压，使这颗油滴静止不动。然后去掉平衡电压，让它自由下降，下降一段距离后再加上“提升” 电压，使油滴上升。如此反复屡次地进展练习，以把握掌握油滴的方法。练习测量油滴运行的时间，任意选择几颗运动速度快慢不同的油滴，用计时器测出它们下降一段距离所需要的时间，或者加上肯定的电压，测出它们上升一段距离所需要的时间，如此反复多练习几次。3. 正式测量：在视场分划板的中心局部选定测量的一段距离l，对同一颗油滴应进展 6 次测量，而且每次测量都要重调整平衡电压。用同样方法分别对 6 颗油滴进展测量。4. 数据处理本试验中。为了证明电荷的不连续性，并得到根本电荷值 e，应对试验测得的各油滴的电量 q 求最大公约数，即根本电荷值 e。本 次试验承受倒过来验证的方法进展数据处理，即用公认的电子电荷值 e = 1.60×10-19C 去除以试验测得的电量 q，得到一个 接近于某个整数的数值，这个整数就是油滴所带的根本电荷的数目 n。再用这个n 去除以试验测得的电量，即电子电荷值 e。油滴1#2#3#4#5#6#编号三、 试验数据及分析次数U/Vt/sU/Vt/sU/Vt/sU/Vt/sU/Vt/sU/Vt/s134123.917332.328126.123422.628739.832345.6234024.017430.628226.223521.628839.732346.1333824.117431.228225.923422.128740.032245.8433923.917331.428126.023422.428639.832146.0534024.117432.128226.323622.828640.232246.2633823.817331.828326.123522.328839.732345.9平均值油滴33924.017431.628226.123522.328739.932246.01#2#3#4#5#6#3.103.543.294.961.6561.781.942.1882.063.101.0351.132223111.551.771.6451.6531.6561.783.1010.633.443.313.5011.25编号数据处理q/(10-19c)q/e取整 n测量值 e(10-19c)对试验结果的分析在试验误差允许范围内，可知各油滴所带电荷量都约为 1.6*10-19C 的整数倍，且不连续分布。四、 争论1、 试验中，有时油滴有漂移现象，例如油滴做定向漂移或作乱漂移，试分别分析其产生的缘由和解决的方法。答：水准泡是用来检查油滴盒电极板水平的，使用久后，油滴漂移可能与水准泡是否松动有关。检查上极板和绝缘环有没有放平坦，有没有翘起来，否则油滴所受的电力场和重力不在同一条直线上，油滴就要漂移。检查石英玻璃窗有没有掉下来，空气通过观看孔对流，从而使油滴漂移。2、 甲乙两同学都用倒过来验证的方法处理数据，甲同学跟踪测定一个油滴得到的数据是，乙同学跟踪测定一个油滴得到的数据是，比更接近电子电荷的公认值e，乙同学认为他选择的油滴比甲同学的油滴更加适宜一些， 你的观点如何？答：我认为甲同学的测定更加精准一些，本试验要求需取整的数应无限接近于离其最近的整数，这样试验数据误差才更小，从而证明白电荷带电量的不连续性。