密立根油滴实验数据处理

贵州民族学院毕业论文

密立根油滴实验数据处理

罗泽海

摘要：本文主要讨论了大学物理实验中的密立根油滴实验数据处理。其中主要讲解了MOD-8型密立根油滴实验仪的使用及其实验实验事项、密立根油滴实验的基本原理，重点介绍密立根油滴实验平衡测量的数据处理，实验数据处理过程由的数值计算和图形绘制来实现，通过运用microsoft excel图表对数据处理，计算出电荷e的实验值幷与理论值进行比较，作出实验误差小结个人预见。

关键词：油滴实验 数据处理

个人预见

I

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Dense grain root oil drops experimental data processing

Luozehai

Abstract: This paper discusses the physics experiment Millikan oil drop experiment data proce- ssing. Mainly explained MOD-8 type Millikan oil drop experiment and the experiment using the experimental instrument matters, Millikan oil drop experiment of the basic principles, focusing on balance Millikan oil drop experiment measurement data processing, data processing process from the numerical computation and graphics rendering to achieve, through the use of microsoft excel chart of data processing to calculate the charge e of the experimental data are compared with the theoretical value Bing, individuals predicted to experimental error summary. Key words：Oil Drop Experiment；Data Processing; Individual predicted

II

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目录

目录 ....................................................................................................................................................... III 第1章 绪论 .......................................................................................................................................... 1 第2章 MOD-8型密立根油滴实验仪概述 ............................................................................................. 1 2.1仪器用途、特点及其主要参数 ................................................................................................... 1 2.2仪器简介 ....................................................................................................................................... 2 2.3仪器立体结构介绍 ....................................................................................................................... 3 第3章 密立根油滴实验的基本原理 .................................................................................................. 4 3 . 1密立根油滴实验的基本原理 ...................................................................................................... 4 第4章 数据记录和计算 ...................................................................................................................... 6 4.1油滴仪的调节 ............................................................................................................................... 6 4.2 CCD电子显示系统的安装与调整 ............................................................................................... 6 4.3静态法测量 ................................................................................................................................... 7 4.4平衡测量法数据解析 ................................................................................................................... 7 4.5 对同一油滴平衡测量法数据记录 .............................................................................................. 8 4.6 对不同油滴运用平衡测量法数据记录 .................................................................................... 11 第5章 几种常用的数据处理方法 ...................................................................................................... 13 5.1 验证法 ........................................................................................................................................ 13 5.2 作图法 ........................................................................................................................................ 15 5.3 对作图法的改进 ........................................................................................................................ 16 第6章 测试结果与理论分析 ............................................................................................................ 18 6.1理论误差 ..................................................................................................................................... 18 6.2测量误差 ..................................................................................................................................... 19 6.3总结 ............................................................................................................................................. 19 成果声明： ............................................................................................................................................ 20 致谢： .................................................................................................................................................... 20 主要参考文献： .................................................................................................................................... 21

III

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第1章 绪论

电荷有两个基本特征：一是遵循守恒定律；二是具有量子性。所谓量子性是说存在正的和负的电荷，一切带电物体的电荷都是基本电荷的整数倍。而在知道这些之前，1834年法拉第通过实验验证了电解定律：等量电荷通过不同电解浓度时，电极上析出物质的量与该物质的化学当量成正比。电解定律解释了电解过程中，形成电流的是正、负离子的运动，这些离子的电荷是基本电荷的整数倍。1897年汤姆孙证明了电荷的存在，幷测量了这种基本粒子的荷质比，然而直接以实验验证电荷量子性并以寻求基本电荷为目的的实验则首推密立根油滴实验。

1907-1913年密立根用在电场和重力场中运动的带电油滴进行实验，发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍，该最小电荷值就是电子电荷，证明电荷的不连续性(具有颗立性)，所有电荷都是基本电荷e的整数倍，同时测量并得到了基本电荷即为电子电荷，其值为e=1.59×10-19C。密立根油滴实验作为“最美丽”的十大物理实验之一，是用油滴法准确测定了电子的电量并证明了电荷的量子性，在近代物理学发展史上具有重要意义，该实验已经近百年了,实验仪器不断更新,测量也变得更加方便,但是其中的一个关键环节——数据处理始终未能很好的解决.为了获得基本电荷量,必须求出一组油滴电量的最大公约数，但是在实验误差存在的情况下，求最大公约数是相当困难的，目前主要采用倒算法、电量统计直方图法和欧几里得算法。

第2章 MOD-8型密立根油滴实验仪概述

2.1仪器用途、特点及其主要参数

（一）用途：MOD-8型密立根油滴实验仪是通过带电油滴在静电场和重力场中运动的测量，验证电荷的不连续性(具有颗粒性)，幷测定基本电荷e电量的仪器。 （二）特点：MOD-8型油滴实验仪是密立根油滴实验最为先进的实验仪，具有标准一体化设计，与“组合式”油滴仪相比有无法比拟的一系列优良性能：它光、机、电设计新颖，携带方便。 （三）主要参数

平均相对误差 ≤3％

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