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  LIHU282 2016-12-01 19:28:21

  密里根油滴實驗 電子電荷是一個重要的基本物理量，對它的準確測定有很大的意義。1883年由法拉第電解定律發(fā)現(xiàn)了電荷的不連續(xù)結構；1897年J J 湯姆遜通過對陰極射線的研究，測量了電子的荷質(zhì)比，從實驗上發(fā)現(xiàn)了電子的存在；而用個別粒子所帶的電荷的方法來直接證明電荷的分立性，以及首先準確測定電子電荷的數(shù)值，則是由密立根（Milton）在1911年完成的。本實驗就利用密立根油滴實驗儀驗證電荷的不連續(xù)性，并求出電子所帶的電量。從實驗結果可以看出，任何油滴從空氣中捕獲的電荷都是Z小電荷的整數(shù)倍。 密立根油滴實驗歷來是一個而有啟發(fā)性的實驗，它設計巧妙，結果準確。在實驗中，認真選擇油滴，耐心跟蹤和測量，培養(yǎng)一絲不茍的科學實驗態(tài)度。 實驗中要學會選擇合適的油滴，并且熟練控制油滴以進行多次測量。計算每個油滴的帶電量，這里采用倒過來驗證的方法，即用公認的電子電量值去除每個油滴的電量，并取一Z接近的整數(shù)，用這個整數(shù)除油滴的電量，得到電子電荷的測量值。 該實驗是一個近代物理實驗，難度系數(shù)：1.00，適合自動化、電子信息工程、電氣工程及其自動化、機械設計制造及其自動化、過程裝備與控制工程、材料成型及控制工程、資源勘查工程、勘查技術與工程、船舶與海洋工程等專業(yè)以及對近代物理理論和實驗感興趣的同學選做。 實驗內(nèi)容 1、正確選擇和控制油滴。一般選擇平衡電壓在200V以上，勻速下降2mm距離用時間20-30S的油滴。如果油滴過大，下降速度會過快，油滴過小，則布朗運動明顯。 2、用平衡法測量油滴勻速下降2mm所用的時間。共選擇5顆油滴，每個油滴測量5次。 3、計算每個油滴的帶電量，然后計算電子電荷。這里我們采用倒過來驗證的方法 ，即用公認的電子電量值去除每個油滴的電量，取一個Z接近的整數(shù)，再用這個整數(shù)除油滴的電量，從而得到電子電荷的測量值。 4、將電子電荷的測量值與理論值進行比較，計算相對百分誤差。 儀器簡介 密立根油滴儀，包括水平放置的平行極板（油滴盒）、調(diào)平裝置、照明裝置、顯微鏡、電源、計時器（秒表）、實驗用油、噴霧器等。 預習要求 1、通過分析油滴在極板間的受力情況，理解平衡法測量油滴電量公式的推導過程。 2、明白整個實驗的大致過程，如選擇5個合適的油滴，每個油滴測量多次；計算每個油滴的帶電量；求解電子電量。 3、根據(jù)要求畫出實驗數(shù)據(jù)表格。 問題解答 1、打開儀器電源開關并噴入油霧后，仍看不到油滴，可能的原因有： （1）顯微鏡調(diào)焦不準確性。同學可自己調(diào)節(jié)。 （2）極板上的小孔被堵塞了。此時應請老師來處理，因為極板上有高壓電，折裝極板前必須關閉儀器電源！ 2、為了證明電荷的不連續(xù)性和所有電荷都是基本電荷e的整數(shù)倍，并得到基本電荷e值，Z有說明力的方法是對實驗所測得的各個油滴電量q求Z大公約數(shù)，這個Z大公約數(shù)就是基本電荷e，也就是電子電荷。但由于這樣處理較繁瑣，測量時的誤差又可能較大，因而求出Z大公約數(shù)比較困難。 這是采用的倒過來驗證的方法，嚴格說來只能作為一種實驗驗證方法。 3、對某一個油滴測量了一次或幾次后，監(jiān)視器屏幕上油滴的象可能會變得不清楚了。這是因為由于空氣的影響，油滴上下反復運動幾次后，水平方向發(fā)生了移動，從而造成顯微鏡調(diào)焦不準了，此 時只要微調(diào)顯微鏡調(diào)焦旋鈕即可。 思考討論 1、如何判斷油滴是否處在平衡狀態(tài)？ 2、實驗中如何選擇合適的油滴進行測量？ 3、試分析空氣浮力對實驗結果的影響。 4、在實驗過程中，如果未調(diào)節(jié)器水平螺絲，即極板沒有處于水平狀態(tài)，則對實驗結果有什么影響？ 5、操作時怎樣使油滴在計時開始時已經(jīng)處于勻速運動狀態(tài)？ 注意事項 1、使用噴霧器往油霧室噴油時，不要連續(xù)噴多次，一般噴一下即可。以防堵塞極板上的小孔。 2、正確控制選中的油滴，不要跑出顯示器的屏幕。要求每個油滴測量6-10次。 3、實驗完畢，記錄室溫和空氣的粘滯系數(shù)，數(shù)據(jù)處理時要用到。

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