密立根油滴实验 (完成稿).pptVIP

一、实验历史背景及意义 一个电子所带的电荷量是现代物理学重要的基本常数之一，对它的准确测定有很大的意义。1883年由法拉第电解定律发现了电荷的不连续结构。1897年英国的汤姆逊通过对阴极射线的研究，测定了电子的荷质比，从实验中发现了电子的存在。但一直没有准确测出电子的电量，只能确定电荷的数量级。而用各别粒子所带电荷的方法来直接证明电荷的分离性，以及首先准确的测定电子电荷的数值是由美国杰出的物理学家密立根设计并完成的。这个实验就是著名的密立根油滴实验，它采用了宏观的力学模式来研究微观世界的量子特性。它证明了带电体所带的电荷都是某一最小电荷的整数倍，明确了电荷的电荷的量子化，并精确地测定了基本电荷e的数值。 其值为e=1.60?10-19库仑。现公认e是基本电荷，对其值的测量测量精度不断提高，目前给出的最好结果为：e=(10?10-19库仑。 因为实验设计巧妙，将微观测量量转化为宏观量的测量，在近代物理学的发展史上具有里程碑意义。 1916年密立根又解决了光电效应的精确测量问题，第一次由光电效应实验测量了普朗克常数h。 密立根教授由于测量电荷和研究光电效应的杰出成就，荣获1923年诺贝尔物理学奖。 人们用类似的方法测定基本粒子夸克的电量。 二、实验目的 (1) 学习密立根油滴实验的设计思想。并测量基本电荷的电量，加深对电荷“量子性”的理解。验证电荷的不连续性。 (2) 通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定基本电荷值。 (3) 通过对实验仪器的调整，油滴的选择、跟踪和测量，以及实验数据处理等，培养学生严谨的科学实验态度。 设质量为 m 带电量为 q 的油滴在两平行极板间运动，两极板间电压为 U，极板间距为 d。则油滴在极板间将同时受到重力和电场力的作用，如图所示。如果调节两极板间的电压 U，可使电场力和重力达到平衡。 六、数据记录及处理 (1) 数据处理方法： 已知： 油的密度 ρ = 981 kg/m3 重力加速度 g = 9.797 m / s2 空气的粘滞系数 η = 1.83×10-5 kg /m·s 油滴下降距离 l = 2.00×10-3 m 常数 b = 8.22×10-3m·Pa 大气压 P = 1.013×105Pa 平行极板距离 d = 5.00×10-3 m 将以上数据代入上式得 根据公认值处理实验算相对误差 2、 “最大公约数法”进行数据处理 此法需要大量的油滴数据，计算出各油滴的电荷后，求它们的最大公约数，即为基本电荷e值。此法是在不知道单位电荷的公认值的前提下，从对实验数据的处理中获得单位电荷的实验值。这样比较符合研究物理实验的规律，而且此法在理论上容易让学生接受。然而在实际处理中是件比较困难的事，第一必须测量大量的油滴数据，第二必须具备较好的数学功底，所以在实验中不易实现。 附录 罗伯特·安德勒斯·密立根简介 （Robert Andrews Millikan）1868-1953 密立根教授是杰出的美国实验物理学家和教育家，他把毕生精力用于科学研究和教育事业，他是电子电荷的最先测定者。 密立根从1907年开始进行测量电子电荷的实验。1909年至1917年他对带电油滴在相反的重力场和静电场中的运动进行了详细的研究。1913年发表的电子电荷测量结果 e=4.770* 10-10静电单位电荷。这一著名的油滴实验曾轰动整个科学界，使密立根名扬四海。 1916年密立根又解决了光电效应的精确测量问题，第一次由光电效应实验测量了普朗克常数h。 密立根教授由于测量电荷和研究光电效应的杰出成就，荣获了1923年度诺贝尔物理学奖金。 * 密立根油滴实验 ——基本电荷测定 Bobert Andrew Millikan 太原理工大学物理实验中心 坷次凝镭冻排隧菌巍拈袁诞篙骂陡刚丹慢圾帚哲肇谁寸紊佑敬凉伏候淖刘密立根油滴实验 (完成稿)密立根油滴实验 (完成稿) 容叼竣香倡篡檬铭闪纤痹久枉炮鸭邻渔糯英屁殉焊焚戎茅尉嘘晶鸿乘卤异密立根油滴实验 (完成稿)密立根油滴实验 (完成稿) 弛蔗舒嘘芬冀晕谢铲慢暮镶福戌酣恼坍彪栈傀跳快滥臭门伦赛蓬迅蜜驭农密立根油滴实验 (完成稿)密立根油滴实验 (完成稿) 阎临受警魔绿贮侠翅添妒也跨盒菌芽事碑沃牟辊游逛惯喂沙猪张坦各掘险密立根油滴实验 (完成稿)密立根油滴实验 (完成稿) 三、实验原理 如何测量微观电荷量q？ 思路：转化测量法 找