1、密立根油滴实验实验报告密立根油滴实验实验报告 佛山科学技术学院 实 验 报 告 课程名称 近代物理实验 1 1 实验项目 密立根油滴实验 专业班级 2 12 物理学(光电检测)姓 名 陈铭胜 学 学 号 号 2012284113 指导教师 李斌、朱星 成 成 绩 绩 日 期 2014 年 月 日 日 一、实验目的 1.理解密立根油滴实验测量基本电荷的原理和方法。2.验证电荷的不连续性,并测量基本电荷的电量。二、实验仪器 OM98CCD 微机密立根油滴实验仪(主要由油滴盒、CCD 电视显微镜、电路箱和 22cm 监视器等组成)三、实验原理 一质量为 m、带电量为 q 的油滴处于相距为 d 的二平
2、行极板间,当平行极板未加电压时,在忽略空气浮力的情况下,油滴将受重力作用加速下降,由于空气粘滞阻力与油滴运动速度 成正比,油滴将受到粘滞阻力作用,又因空气的悬浮和表面张力作用,油滴总是呈小球状。根据斯托克斯定理粘滞阻力可表示为 a f r 6 式中:a 为油滴半径;为空气的粘滞系数。当粘滞阻力与重力平衡时,油滴将以极限速度 d 匀速下降,如图 1 所示。于是有 mg ad 6(1)油滴喷入油雾室,因与喷咀摩擦,一般会带有 n 个基本电荷,则其带电量 q=ne(n=1,2,3),当在平行极板上加上电压 U 时,带电油滴处在静电场中,受到静电场力 qE。当静场电力与重力方向相反且使油滴加速上升时,
3、油滴将受到向下的粘滞阻力。随着上升速度的增加,粘滞阻力也增加。一旦粘滞阻力、重力与静电力平衡时,油滴将以极限速度 u 匀速上升,如图 2 所示。因此有 dUq qE a mgd 6(2)由式(1)及式(2)可得 du duu uUdmg q(3)实验报告内容:一.实验目的 二.实验仪器(仪器名称、型号、参数、编号)三.实验原理(原理文字叙述和公式、原理图)四.实验 步骤 五、实验数据和数据处理 六.实验结果 七.分析讨论(实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论 等)八.思考题 精选文档 设油滴密度为 ,其质量为 334a m (4)由式(1)、(4),得油滴半径 212
4、9gad(5)考虑到油滴非常小,空气已经不能看作是连续媒 质,所以其粘滞系数应修正为 pa b/1 (6)式中 a 因处于修正项中,不需要十分精确,按式(5)计算即可。其中 b 为修正常数,p 为空气压强。实验中使油滴上升和下降的距离均为 l,分别测出油滴匀速上升时间 ut 和下降时间 dt,则有,uutl ddtl (7)将(4)、(5)、(6)、(7)式代入(3)式,可得 21231 1 11218 d d ut t t Udpablgq 令 231218pablgdK 所以 211 1 1 d d ut t t UKq(8)式(8)是动态法测量油滴电荷的公式。四、实验步骤 1.将密立根实
5、验仪器调水平,使得仪器上水泡居中 2.测量练习(1)喷雾练习(2)油滴选择(3)调节平衡(4)计时练习 3.正式测量(1)用静态法测量(2)用动态法测量 五、实验数据和数据处理 精选文档 六、实验结果 七、分析讨论(实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等)注意事项:1.油雾喷雾器的油壶不可装油太满,否则喷出的是油注,而不是油雾。长期不作实验时应将油液倒出,并将气囊与金属件分离保管好,以延长使用寿命。2.若显示屏上看不到油滴(油滴盒中没有油滴),有可能上电极“4”中心小孔堵塞,可用头发清理。3.实验过程中极性开关 K1 拨向任一极性后一般不要再动,使用最频繁的是电压调节开关 K2、平衡调节旋钮 W 以及“计时/停”开关,操作一定要轻而稳,以保证油滴的正常运动。如在使用过程中发现高压突然消失,只需关闭油滴仪电源半分钟后再开机就可恢复正常。误差分析:1.个别油滴质量选取太大,自由下落时间过短,导致计时误差偏大。2.静态法测量时,油滴不能很好平衡在上方,下落时有初速度,故油滴质量偏大,增大 了误差。精选文档 写的很有深度。