油滴法測(cè)基本電荷精選課件

1、油滴法測(cè)基本電荷制作：張瑩物理實(shí)驗(yàn)中心9/27/20221油滴法測(cè)基本電荷制作：張瑩物理實(shí)驗(yàn)中心9/24/20221實(shí)驗(yàn)介紹 美國(guó)物理學(xué)家密立根（R.A.Millikan)在1906-1917年所做的測(cè)量微小油滴上所帶電荷的工作，即油滴實(shí)驗(yàn)，是物理學(xué)史上具有重要意義的實(shí)驗(yàn)。油滴實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證了電荷的量子性，并且第一次精確的測(cè)量了電子的電荷，由于這一開創(chuàng)性的工作，密立根榮獲1923年諾貝爾物理獎(jiǎng)。9/27/20222實(shí)驗(yàn)介紹 9/24/20222實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)量基本電荷的電量，加深對(duì)電荷“量子性”的理解。2、通過本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)者嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和工作作風(fēng)。9/27/20223實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/2

2、4/20223實(shí)驗(yàn)儀器 密立根油滴儀、顯示儀、 噴霧器、9/27/20224實(shí)驗(yàn)儀器9/24/20224+F電 mg 。實(shí)驗(yàn)原理fr mg 。9/27/20225+F電 mg 。實(shí)驗(yàn)原理fr mg 。9/24/20225 在上圖中，首先調(diào)節(jié)極板之間的電壓，使得 qU=mg （1） 即油滴在極板之間保持靜止。 撤掉極板之間的電壓，油滴所受的電場(chǎng)力隨之消失，油滴在重力和空氣阻力的作用下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后， fr=mg 這樣油滴開始以此時(shí)的速度v作勻速運(yùn)動(dòng)。其中： 9/27/20226 在上圖中，首先調(diào)節(jié)極板之間的電壓，使得9/24/ fr=6av （2） 油滴近似為球形： m=(4/3) a3

3、（3） 同時(shí)修正為： =/(1+b/pa) （4） 因此連立以上各式，可得： q=18d/U(2g)1/2l/t(1+b/pa)3/2 9/27/20227 fr=6av （2）9/24 可見，只要測(cè)出油滴運(yùn)動(dòng)的速度和極板之間的電壓即可測(cè)出油滴的電量。 由電荷的“量子性”可得q只能為某一數(shù)值的整數(shù)倍，由此可以得出油滴所帶電子的總數(shù)n，從而得到一個(gè)油滴的電荷值為 e=q/n 9/27/20228 可見，只要測(cè)出油滴運(yùn)動(dòng)的速度和極板之間的電壓即可測(cè)出實(shí)驗(yàn)步驟 1、視頻電纜 2、保險(xiǎn)絲 3、電源線 4、電源開關(guān) 5、指示燈 6、顯微鏡 7、上電極壓簧 8、K1 9、 K2 10、計(jì)時(shí)開關(guān)K3 11、

4、平衡電壓W9/27/20229實(shí)驗(yàn)步驟 1、視頻電纜 2、保險(xiǎn)絲 9/24/202 仔細(xì)調(diào)節(jié)平衡電壓U使油滴能夠靜止于屏幕上某條刻度線上。 測(cè)量油滴勻速下降距離L所需的時(shí)間t。 對(duì)同一顆油滴進(jìn)行8次測(cè)量，另選4顆油滴，用同樣的方法進(jìn)行測(cè)量。9/27/202210 仔細(xì)調(diào)節(jié)平衡電壓U使油滴能夠靜止于屏幕上某條刻度線注意事項(xiàng)1、選擇平衡電壓200V左右，下降2mm時(shí)間 8-20s的油滴。2、每次都要調(diào)節(jié)平衡電壓。3、實(shí)驗(yàn)前必須調(diào)節(jié)水準(zhǔn)泡。4、噴油時(shí)噴霧器必須豎直。5、擦拭極板時(shí)要關(guān)掉電源，以免中電。9/27/202211注意事項(xiàng)9/24/202211附錄羅伯特安德勒斯密立根簡(jiǎn)介（Robert An

5、drews Millikan）1868-1953 密立根教授是杰出的美國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和教育家，他把畢生精力用于科學(xué)研究和教育事業(yè)，他是電子電荷的最先測(cè)定者。 密立根從1907年開始進(jìn)行測(cè)量電子電荷的實(shí)驗(yàn)。1909年至1917年他對(duì)帶電油滴在相反的重力場(chǎng)和靜電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。1913年發(fā)表的電子電荷測(cè)量結(jié)果9/27/202212附錄羅伯特安德勒斯密立根簡(jiǎn)介9/24/202212 e=4.770* 10-10靜電單位電荷。這一著名的油滴實(shí)驗(yàn)曾轟動(dòng)整個(gè)科學(xué)界，使密立根名揚(yáng)四海。 1916年密立根又解決了光電效應(yīng)的精確測(cè)量問題，第一次由光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量了普朗克常數(shù)h。 密立根教授由于測(cè)量電荷和研究光電效應(yīng)的杰出成就，榮獲了1923年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。9/27/202213 9/24/202213思考題1、如何判斷油滴是否開始作勻速運(yùn)動(dòng)？2、是否有別的方法測(cè)量一個(gè)微小的質(zhì) 量m？3、你認(rèn)為哪些因素導(dǎo)致