大一下物理实验【实验报告】-密立根油滴法测电子电荷(共9页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上东 南 大 学物 理 实 验 报 告姓名 学号 指导老师 日期 座位号 报告成绩 实验名称 密立根油滴法测电子电荷 目 录预习报告25实验目的2实验仪器2实验中的主要工作2预习中遇到的问题及思考3实验原始数据记录4实验报告612实验原理实验步骤实验数据处理及分析讨论实验目的：1、学会使用密立根油滴仪等实验仪器2、掌握密立根油滴法测定电子电荷的试验方法3、领悟密立根实验的设计思想4、进一步掌握处理实验数据的方法实验仪器（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南京培中科技开发研究所油A-07实验中的主要工作：1、 调整仪器：将仪器放平，调节

2、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：练习控制油滴。3、 正式测量：对同一颗油滴进行68次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压，用同样的方法再进行。4、 数据处理：验证电荷的不连续性并测定电子电荷值e。5、 仔细观察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、若油滴室内两容器极板不平行，对实验结果有何影响？ 答：若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、若所加视场方向使

3、得电荷所受电场力方向与重力方向相同，能否利用本实验的理论思想和方法测得电子电荷e？ 答：若所加视场方向使得电荷所受电场力方向与重力方向相同，也能利用本实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。实验原始数据记录： 油的密度 p=981kg/m3 重力加速度 g=9.80m/s2 空气的粘滞系数 n=1.83*10-5 kg/(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 油滴编号次数1#2#3#4#5#6#U/

4、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33924

5、.017431.628226.123522.328739.932246.0 油滴编号数据处理1#2#3#4#5#6#q/(10-19c)3.103.543.294.961.6561.78q/e1.942.1882.063.101.0351.13取整n222311测量值e (10-19c)1.551.771.6451.6531.6561.783.1010.633.443.313.5011.25对实验结果的分析在实验误差允许范围内，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。一、 实验原理 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

6、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，调节U，可使油滴静止在某一位置，忽略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，无法从实验直接测量，需要采用特殊的方法间接测量：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达到以恒定速度v下落，粘滞阻力fr与重力mg平衡，即fr=6rv=mg 式中是空气的黏滞系数，r是油滴的半径（由于表面张力的原因，油滴总是呈小球状）设油滴的密度为，则 故由得： 密立根在当年的实验中发现，斯托克斯公式fr=6 rv应用于非常小的油滴时，应该

7、对黏滞系数进行一个除以 的修正，其中b为修正常数，b=8.2210-3mPa；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 本实验中油的密度=9.81Kgm-3，重力加速度g=9.80m/s2空气的黏滞系数=1.8310-5Kgm-1s-1，油滴匀速下降的距离l=2.010-3m修正常数b=8.2210-3mPa，大气压强p=1.013105Pa平行板间距离d=5.010-3m代入式得 二、 实验步骤1、调整仪器：将仪器放平，调节仪器底部左右两只调平螺丝，使仪器水平。仪器预热十分钟，将油从油

8、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，使视场中出现大量清晰的油滴。2、练习测量：练习控制油滴，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，驱走不需要的练习控制油滴，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，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。如此反复多次地进行练习，以掌握控制油滴的方法。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，或者加上一定的电压，测出它们上升一段距离所需要的时间，如此反复多练习几

9、次。3. 正式测量：在视场分划板的中央部分选定测量的一段距离l，对同一颗油滴应进行6次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压。用同样方法分别对6颗油滴进行测量。4. 数据处理本实验中 。为了证明电荷的不连续性，并得到基本电荷值e，应对实验测得的各油滴的电量q求最大公约数，即基本电荷值e。本次实验采用倒过来验证的办法进行数据处理，即用公认的电子电荷值e = 1.6010-19C去除以实验测得的电量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基本电荷的数目n。再用这个n去除以实验测得的电量，即电子电荷值e。三、 实验数据及分析油滴编号次数1#2#3#4#5#6#U/Vt/sU/Vt/s

10、U/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33924.017431.62

11、8226.123522.328739.932246.0 油滴编号数据处理1#2#3#4#5#6#q/(10-19c)3.103.543.294.961.6561.78q/e1.942.1882.063.101.0351.13取整n222311测量值e (10-19c)1.551.771.6451.6531.6561.783.1010.633.443.313.5011.25对实验结果的分析在实验误差允许范围内，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、 讨论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原因和解决的方法。答：水准

12、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整，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，空气通过观察孔对流，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合适一些，你的观点如何？ 答：我认为甲同学的测定更加精准一些，本实验要求需取整的数应无限接近于离其最近的整数，这样实验数据误差才更小，从而证明了电荷带电量的不连续性。专心-专注-专业