密立根油滴实验报告-优秀物理实验报告.docx

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1、201911140107刘世平实验报告【实验名称】密立根油滴实验【实验目的】1掌握密立根油滴实验的原理，学习一种微观量的宏观测量方法。 2学习用非平衡法测量电子电量的实验方法。 3验证电荷的分立性并测量基本电荷量。【实验仪器】P67101型油滴仪、实验油、喷雾器等。【实验原理】1.测油滴所带电量用喷雾器将油喷入两块相距为d的水平放置的平行极板之间。油在喷射撕裂成油滴时，一般都是带电的. 设油滴的质量为m，所带的电荷为q，油滴半径为a,两极板间的电压为U，是空气的黏性系数.当极板电压为0，油滴以速度 vg匀速下落时(vg称为平衡速度)，油滴的受力平衡可表示为: 当上下极板的电压为U，油滴以速度

2、ve匀速上升时，油滴的受力平衡可表示为由联立得：即可通过这个公式求出电子电量.其中可通过测量油滴通过一段距离L所用的时间te和tg求出U0.而m=可由算出半径a.下对空气的粘滞系数需要进行修正：其中b为修正常数，P为大气压强。令a = b/2p.式应修正为：其中𝑎0为按式计算的未修正的油滴半径。由上式可解出：实验中a/𝑎0一般小于0.1，上式保留到第2项面就可以保证相对误差小于 0.5%。最终得到2.验证电荷的分立性先测量出一系列油滴的带电量，可以用下面两种方法检验电荷的分立性：(1)将结果用直线上的散点图表示。考虑到误差，如果这些点应该聚集成一系列等间距分布的

3、“岛屿”，则可以认为证明了电荷的分立性，而属于同一“岛屿”的油滴有相同的电荷数n.(2) 将测量电荷从小到大排序，然后以序号为x轴，电荷量为y轴画图。如果发现图形出现一系列平台，平台高度依次升高的现象，则说明电荷具有分立性，同一个平台内的数据具有相同的电荷数.3.测量基本电荷量用测得的电量和电荷数，采用截距为零的直线拟合，q-n曲线的斜率即基本电荷量的值.【实验内容】1. 调整仪器使之水平 2. 练习油滴控制和选择 （1）将油从油雾室旁的喷雾口喷入，微调测量显微镜的调焦手轮，看到清晰的油滴。 （2）选择合适的油滴 将工作电压选择开关置“平衡(balance)”档，调节电压调节旋钮，使在平行极板

4、上工作电压200V，驱走不需要的油滴，直到剩下几颗缓慢运动的为止。3油滴电荷量测量 利用非平衡法测量不同(不少于10颗)油滴的带电量，测出对应tg、te、U；根据本实验计算用到的参数：由此计算每颗油滴带电量、估算基本电荷数：（tg、te、U三列为测量值）tg(s)te(s)U(V) U0(V)a(m)q(C)n (四舍五入)18.819.9387118.66206.57205E-074.81782E-19327.422.839095.56297.20356E-077.87792E-19534.34.7390186.81119.57654E-079.46854E-19645.814390114.

5、24248.18931E-079.68219E-19655.32.7394261.02508.58561E-074.88305E-19369.111.5394174.04856.45606E-073.11381E-19275.14.4394211.51588.76022E-076.40121E-19488.66.9394218.60656.65272E-072.71266E-192911.319.1394146.45395.75195E-072.617E-1921010.532.939495.32265.98223E-074.52328E-1931112.514.8394180.40295.4

6、4891E-071.80611E-1911210.343.539474.091086.04396E-076.00147E-1944.验证电荷的分立性，测量基本电荷量。（实验中要及时计算电荷量，保证油滴带电荷数不超过6）由以上12组数据绘制散点图：5.绘制q-n关系图，求解电子的电荷量值：ntg(s)te(s)U(V)q(C)112.514.83941.80611E-1929.111.53943.11381E-1938.819.93874.81782E-1945.14.43946.40121E-1957.422.83907.87792E-1965.8143909.68219E-19斜率即为电子的

7、电荷量值=k=1.6051010-19C6.相对不确定度：由最小二乘法公式uq=qr-2-1N-2=0相对误差：=1.6051010-19-1.60217663410-191.60217663410-190.18%【复习思考题】l 影响油滴电荷测量准确性的因素有哪些？答：1.所选油滴不合适：太大的油滴虽然比较亮，但一般带的电量比较多，下降速度也比较快，时间不容易测准确；油滴太小，布朗运动明显，引进测量误差。2.实验中显微镜的放置并不是严格垂直，使得电子在屏幕上运动轨迹偏大，测的下降时间较长，引起电量产生误差。3.测量上升时间时，由于视差等原因，没有使电子完全匀速运动，从而引起一定误差。4理论误差：因为油的密度、空气的粘滞系数都是温度的函数,重力加速度g和大气压强p又随实验地点和实验条件的变化而变化。