密立根油滴仪测油滴电荷预习提纲

密立根油滴仪测油滴电荷预习提纲

1、 实验任务

（1） 用静态法测量油滴的电荷（必做） （2） 用动态法测量油滴的电荷（选做）

2、 实验原理

（1） 油滴是如何得到平衡的

（2） 静态法要经过哪两个物理过程 （3） 如何由q值计算基本的电荷量

3、 操作规范

（1） （2） （3） （4）

如何调节仪器平衡 喷油时应注意哪些细节

挑选油滴为何不能太大也不能太小 测量时如何保证油滴运动的稳定性

4、 数据处理表格设计

平衡电No 压 下降时间 Tg(s) 油滴半径 (?10m) ?7粘滞系数 VB(V) 1 A 2 3 1 B 2 3 1 C 2 3 1 D 2 3 1 E 2 3 ?10?5kg/ms K值 电量 q(?10?19c) 电荷数 基本电荷 e(?10?19c) ?e (?10?19c) 百分差 e?e0?100àn

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数据处理过程：（过程只计算一组数据，其他结果见表格）

1、基本参数记录

油的密度：??0.981?103kg?m?3 重力加速度：9.793m?sec?2

空气粘滞系数：??1.83?10?5kg?m?1?sec?1 油滴下降距离：??0.002m

修正常数：b?6.17?10?6m?cm(Hg)?8.226?10?3mPa 大气压强：p?76.0cmHg?101325Pa 平行板间距离：d?0.005m

2、 粗略半径的计算

a1?9?vg2?g?9?l?9.62?10?7m

2?gtg

3、 K的计算

?18?d??l?K1?2?g?1?b?pa1?????1.26kg?sec?1?m3/2 ???32

4、 计算各次油滴电荷的电量计算

?1?1q1?K1???6.46?10?19C

?t?V?g1?B132?tg?stg2??2B??(ti?13g?tg)2?0.12?0.1sec

3?1?VB?1(V)(电压值波动极小 ,A类不确定度可以忽略)

?q1?q?(

2

3?tg2?VB2)?()?0.16?10?19C 2tgVB

5、 用倒算法计算各次电荷数以及基本电荷量（有能力的同学可以用作图法、最大公约数法） 倒算法即已知基本电荷数e0?1.60?10?19来验证电荷的量子性 电荷数：n1???q1??4 ?e?0?取最近整数基本电荷量：e1?q1?1.61?10?19C n1?q1?0.04?10?19C n1?e1?百分差: Ep?e?e0?100%?1.0% e0结果分析

（1） 与标准值的比较

由表格中数据显示，大多数的百分差为1%以内，而仪器的电压精度，时间精度为1%与结

果误差是同等级的，所以实验结果是比较理想的。但也有一组EMAX?3.4%，引起误差的原因主要是操作中没能符合实验条件引起，如下落时未能保持匀速直线运动，操作时间过长引起油挥发质量变化等。

（2） 对量子性规律的解释

把量子数与油滴电荷量进行线形拟合如图所示，量子数出现处的实验值几乎落在直线上，计算相关系数为0.999，是强线性相关。

12.0010.008.006.004.002.000.000.002.004.006.008.00y = 1.6757x - 0.173R2 = 0.9993

（3） 油滴大小对结果的影响讨论

选择一颗比较大的油滴其下降速度较快，实测平衡电压为420V，时间仅5.5s,经计算得到

e?1.55?10?19C；与公认值比较是偏小的，Ep?e?e0?100%??3.1%，因为油滴较重下降需要相对

e032?1q?K较长时间才能达到匀速，操作中往往把加速的时间也计入在tg 中，根据??t?g

3

?1可知，当tg 偏??V?B

大则q偏小，因此得到的测量值e偏小。这一结果告诉我们，在选择油滴的时候不能只看油滴实验现象明显，运动快实验容易做的原则进行操作，应本着科学的思维指导实践。

【分析提示：】

1、为何要进行粘滞系数的修正；

2、是否可以通过其他方法计算本次实验的基本电荷量

仪器操作提示

仪器使用注意：

1、 先熟悉一下仪器各个按钮的位置 2、 观察油室内的水准是否在中心

3、 打开电源预热后，向油室喷油，微调节焦距观察现象。 4、 按“平衡“，调节200－300V左右，学会找油滴

5、 找到后，按“提升“，然后到格子上面，按” 平衡“，计时”清零“，按下降，当它经过格子时

按计时，下降最后一个格子外时，计数停。油滴的计时最好是20秒。这一步要反复练习。 6、 注意喷油时，（1）不要把喷嘴伸到油雾室内

(2)一般喷2－3下足够了

（3）喷油器应倒立放置在杯子里 7、喷油器用好后，应口朝上放在杯中

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