1、密立根油滴實驗密立根油滴實驗——電子電荷的測量電子電荷的測量【實驗?zāi)康摹俊緦嶒災(zāi)康摹?.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。【實驗原理】【實驗原理】1.靜態(tài)（平衡）測量法用噴霧器將油滴噴入兩塊相距為d的平

2、行極板之間。油在噴射撕裂成油滴時，一般都是帶電的。設(shè)油滴的質(zhì)量為m，所帶的電量為q，兩極板間的電壓為V，如圖1所示。如果調(diào)節(jié)兩極板間的電壓V，可使兩力達(dá)到平衡，這時：(1)dVqqEmg??為了測出油滴所帶的電量q，除了需測定平衡電壓V和極板間距離d外，還需要測量油滴的質(zhì)量m。因m很小，需用如下特殊方法測定：平行極板不加電壓時，油滴受重力作用而加速下降，由于空氣阻力的作用，下降一段距離達(dá)到某一速度后，阻力與重力mg平衡，如圖2所示（空氣

3、浮力忽略不計），g?rf油滴將勻速下降。此時有：(2)mgvafgr????6其中是空氣的粘滯系數(shù)，是油滴的半徑。經(jīng)過變換及修正，可得斯托克斯定律：?a(3)pabvafgr??16??其中b是修正常數(shù)，b=6.17106mcmHgp為大氣壓強，單位為厘米汞高。至于油滴勻速下降的速度，可用下法測出：當(dāng)兩極板間的電壓V為零時設(shè)油滴勻gv速下降的距離為，時間為t，則l【實驗內(nèi)容】【實驗內(nèi)容】1.調(diào)整儀器將儀器放平穩(wěn)，調(diào)節(jié)儀器底部左右兩只調(diào)平

4、螺絲，使水準(zhǔn)泡指示水平，這時平行極板處于水平位置。預(yù)熱10分鐘，利用預(yù)熱時間從測量顯微鏡中觀察，如果分劃板位置不正，則轉(zhuǎn)動目鏡頭，將分劃板放正，目鏡頭要插到底。調(diào)節(jié)接目鏡，使分劃板刻線清晰。將油從油霧室旁的噴霧口噴入（噴一次即可），微調(diào)測量顯微鏡的調(diào)焦手輪，這時視場中即出現(xiàn)大量清晰的油滴，如夜空繁星。對MOD－5C型與CCD一體化的屏顯油滴儀，則從監(jiān)視器熒光屏上觀察油滴的運動。如油滴斜向運動，則可轉(zhuǎn)動顯微鏡上的圓形CCD，使油滴垂直方向

5、運動。2.練習(xí)測量（1）練習(xí)控制油滴如果用平衡法實驗噴入油滴后，加工作（平衡）電壓250伏特左右，工作電壓選擇開關(guān)置“平衡”檔，驅(qū)走不需要的油滴，直到剩下幾顆緩慢運動的為止。注視其中的某一顆，仔細(xì)調(diào)節(jié)平衡電壓，使這顆油滴靜止不動。然后去掉平衡電壓，讓它自由下降，下降一段距離后再加上“提升”電壓，使油滴上升。如此反復(fù)多次地進行練習(xí)。（2）練習(xí)測量油滴運動的時間任意選擇幾顆運動速度快慢不同的油滴，用計時器測出它們下降一段距離所需要的時間。或

6、者加上一定的電壓，測出它們上升一段距離所需要的時間。如此反復(fù)多練幾次。（3）練習(xí)選擇油滴選的油滴體積不能太大，太大的油滴雖然比較亮，但一般帶的電量比較多，下降速度也比較快，時間不容易測準(zhǔn)確。若油滴太小則布朗運動明顯。通?？梢赃x擇平衡電壓在200伏特以上，在10s左右時間內(nèi)勻速下降2mm的油滴，其大小和帶電量都比較合適。（4）練習(xí)改變油滴的帶電量對MOD－5B、5BC、5BCC型密立根油滴儀，可以改變油滴的帶電量。按下汞燈按鈕，低壓汞燈亮