密立根油滴实验数据处理表格(包含静态法动态法电荷计算和误差计算)
- 格式:xls
- 大小:34.00 KB
- 文档页数:2
密立根油滴实验制图表1 每颗油滴的电荷量表(×10-19 C)根据表5-2绘制下图5-1。
以自然数n为横坐标, 以所测得的电荷量q 为纵坐标作n - q 方格图. 自原点向测量值中最小电荷量的格点依次作射线, 若有某一射线与图中所经格点均相交, 则证明电荷的不连续性,且将各格点对应电荷值除以格点下对应的n 值并取平均即求得元电荷量。
就是所求电子电荷ei 的值。
图5-1 作图法数据处理(取表5-1的数据)由表5-2知道油滴中带最少电荷值3.04×10-19 C.取q 电荷量子数n =1,那么按照q = ne 假设,由图5-1,连接黄线得一条直线,发现黄线没有完全落在垂直线与水平电量线上,说明不满足, q 电荷量子数不为1;同理,取n=2连接得红线,红线完全落在垂直线与水平电量线相交点上;n =3连接得蓝线,蓝线完全没有落在垂直线与水平电量线上,q 电荷量子数不为1。
因为黄线与水平线上各个相交点近似与各条垂直线重合,应该取的是红线,得出电荷值3.04×10-19 C的n=2,此方法证实了电子的量子化特性,但是估算值与整数的接近程度均不好,甚至相差太远,则此方法误差较大,甚至失效。
如n=4的估算值恰恰应取第3组。
假设根据已知用第3组估算值处理数据,所得的结果1.512 ×10-19 C,与元电荷的公认值e = 1. 602 ×10-19 C 的相对误差超过10%,误差是相当的大,可见无法处理该组实验数据。
5.3 对作图法的改进由上文可以看出, 作图法处理结果中,当q min =3.04×10-19 C 时,根据e的公认值判断可知误差较大,由此可见该方法确实有一定的局限性。
作图法局限性即要求qmin 要有足够的精确度。
若qmin误差较大,则得不到预想的结果。
由于上表选了最小的电荷作qmin,结果是有误差大于10%,针对以上出现的问题,因此取次最小的qi 为新的qmin去作相同的处理。
密立根油滴实验数据处理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Dense grain root oil drops experimental data processingLuozehaiAbstract: 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 thetheoretical value Bing, individuals predicted to experimental error summary.Key words:Oil Drop Experiment;Data Processing;Individual predicted目录第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。
数据附表数据处理过程:() 1、基本参数记录油的密度:330.98110kg m ρ-=⨯⋅ 重力加速度:29.793sec m -⋅空气粘滞系数:5111.8310sec kg m η---=⨯⋅⋅ 油滴下降距离:0.002m =修正常数:636.1710()8.22610b m cm Hg mPa --=⨯⋅=⨯ 大气压强:76.0101325p cmHg Pa ==平行板间距离:0.005d m =2、 粗略半径的计算719.6210a m -===⨯3、 K 的计算3213/211 1.261lK kg sec m bpa η-⎛⎫⎪⎪==⋅⋅⎪+⎪⎝⎭4、 计算各次油滴电荷的电量计算3219111111 6.4610g B q K C t V -⎛⎫==⨯ ⎪ ⎪⎝⎭0.1g t sec ∆==1()B V V ∆≈(电压值波动极小 ,A 类不确定度可以忽略)1910.1610q q C -∆==⨯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190 1.6010e -=⨯来验证电荷的量子性 电荷数:1104q n e ⎡⎤==⎢⎥⎣⎦取最近整数基本电荷量:191111.6110q e C n -==⨯ 191110.0410q e C n -∆∆==⨯ 百分差: 0100% 1.0%p e e E e -=⨯= (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 3.4%MAX E =,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。
密立根油滴实验报告数据处理今天咱们聊聊“密立根油滴实验”,它可是物理学史上一项大名鼎鼎的实验,很多人听了这个名字都会有点懵圈。
别着急,听我慢慢说,这其实是一个挺有意思的实验,搞不好你还会觉得有点像魔术!话说回来,密立根油滴实验最牛的地方在于,科学家通过它成功测量了电子的电荷,这可不是个小事。
你想,那个时候,电子到底有多小,电荷到底是多少,谁也说不清楚。
结果密立根来了个油滴实验,把这事儿给搞清楚了,简直就是“揭秘之王”啊!简单来说,密立根油滴实验就是通过在电场中观察油滴的运动,来搞清楚电子的电荷量。
你可以想象,那些小油滴像是舞蹈演员一样,漂浮在空中。
它们不仅仅是在空中漂啊漂,还会因为电场的作用而往某个方向移动。
实验人员通过调节电场的强度,控制油滴的运动速度,最终找到了电子的电荷是多少。
听着像是个天才的计划,但实际上,做这个实验并不简单。
油滴的大小和质量差异大,漂浮在空中可不是件容易的事。
而且实验中的油滴极其细小,看上去像是个小小的圆球,可能你连眼睛都看不清它。
但是,正是这些小小的油滴,成就了整个实验的伟大。
密立根不仅要控制油滴的运动,还得精确到极致,甚至要反复观察它们,计算它们在不同电场中的速度。
搞不好,哪怕你走神一会儿,结果就会全盘皆输。
那种紧张劲,简直能让人心脏跳到嗓子眼。
你可能会问,为什么要看油滴的运动呢?油滴受到了电场力和重力的双重作用。
通过调整电场的强度,可以使油滴在重力和电场力之间找到一个平衡点。
这个平衡点一旦找到了,就能确定油滴所受的力,进而计算出电子的电荷。
你看,背后是一大堆数学公式和推算,光是想着就让人头疼。
但密立根可是靠这些精准的实验,测定出了电子的电荷,最后竟然和目前的值相差无几,简直太神奇了!你可能想象不到,在当时,很多科学家甚至对电子的电荷大小根本没有共识。
大家都知道电子有电荷,可是到底是多少,没人能给出个确切答案。
就在大家都在猜测的时候,密立根就像个大侦探,靠着油滴这个“小玩意儿”,成功破案,找出了答案。
密立根油滴实验数据处理计算密立根油滴实验的误差:设实验得到m个油滴的带电量分别为q1,q2,xx,qm,由于电荷的量子化特性,应有qi=nie,此为一直线方程,n为自变量,q为因变量,e为斜率。
因此m个油滴对应的数据在n~q坐标系中将在同一条过原点的直线上,若找到满足这一关系的曲线,就可用斜率求得e值。
将e值的实验值与公认值比较,求相对误差。
一、实验目的 1、通过对磁铁油滴在重力场和静电场中运动的测量,检验电荷的不连续性,并测量电子电荷的电荷值e。
2、通过实验过程中,对仪器的调整、油滴的挑选、冷静地追踪和测量以及数据的处置等,培育学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。
3、自学和认知密立根根利用宏观量测量微观量的精妙设想和构想。
二、实验原理用油滴法测量电子的电荷,可以用静态(平衡)测量法或动态(非平衡)测量法,也可以通过改变油滴的带电量,用静态法或动态法测量油滴带电量的改变量。
以下是几组实验数据(当然了,这不是严格的实验数据,不同时间地点测得的数据是不完全一样的,该数据仅供参考):第1粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据 9.98 1.13e-18 7 1.61e-19 0.92%第1粒油滴结果 1.13e-18 7 1.61e-19 0.92%第2粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据 10.53 1.20e-18 8 1.50e-19 5.93%第2粒油滴结果 1.20e-18 8 1.50e-195.93%第3粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据8.26 1.52e-18 10 1.52e-19 4.50%第3粒油滴结果 1.52e-18 10 1.52e-19 4.50%第4粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据 8.491.52e-18 10 1.52e-19 4.79%第4粒油滴结果 1.52e-18 10 1.52e-19 4.79%第5粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数 10.01 1.29e-18 8 1.62e-19 1.25%第5粒油滴结果 1.29e-18 8 1.62e-19 1.25%第6粒油滴数据电压(v)下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据 9.91 1.30e-18 8 1.63e-191.84%第6粒油滴结果 1.30e-18 8 1.63e-19 1.84%。
OM98密立根油滴实验报告姓名:张帅军学号:281040106 2012.04.09------------------------------------------------------------------------------------------------第1粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据26 6.59 1.93e-17 121 1.60e-19 0.0377O00%第2次测量数据26 6.38 2.3e-17 127 1.60e-19 0.11%第3次测量数据26 6.64 1.91e-17 120 1.59e-19 0.36%第4次测量数据26 6.70 1.88e-17 118 1.60e-19 0.071%第5次测量数据26 6.83 1.83e-17 114 1.60e-19 0.41%第6次测量数据27 6.81 1.77e-17 111 1.59e-19 0.24%第7次测量数据29 6.89 1.62e-17 101 1.60e-19 0.25%第8次测量数据29 6.84 1.64e-17 102 1.60e-19 0.39%第9次测量数据29 6.85 1.63e-17 102 1.60e-19 0.16%第10次测量数据29 6.90 1.61e-17 101 1.60e-19 0.029%第1粒油滴结果 1.79e-17 111 1.60e-19 0.066%第2粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据44 7.49 9.40e-18 59 1.59e-19 0.55%第2次测量数据44 7.34 9.69e-18 61 1.58e-19 0.76%第3次测量数据44 7.50 9.38e-18 59 1.58e-19 0.76%第4次测量数据44 7.46 9.45e-18 59 1.60e-19 0.059%第5次测量数据44 7.37 9.63e-18 60第6次测量数据44 7.48 9.41e-18 59 1.59e-19 0.35%第7次测量数据44 7.50 9.38e-18 59 1.58e-19 0.76%第8次测量数据44 7.44 9.49e-18 59 1.60e-19 0.47%第9次测量数据44 7.30 9.78e-18 61 1.60e-19 0.071%第10次测量数据44 7.39 9.59e-18 60 1.59e-19 0.16%第2粒油滴结果9.52e-18 59 1.59e-19 0.25%第3粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据29 3.55 4.49e-17 280 1.60e-19 0.14%第2次测量数据29 3.53 4.53e-17 283 1.60e-19 0.052%第3次测量数据29 3.56 4.47e-17 279 1.60e-19 0.075%第4次测量数据29 3.65 4.30e-17 269 1.60e-19 0.096%第5次测量数据29 3.60 4.39e-17 274 1.60e-19 0.17%第6次测量数据29 3.57 4.45e-17 278 1.60e-19 0.0051%第7次测量数据29 3.53 4.53e-17 283 1.60e-19 0.052%第8次测量数据29 3.65 4.30e-17 269 1.60e-19 0.096%第9次测量数据29 3.55 4.49e-17 280 1.60e-19 0.14%第10次测量数据29 3.58 4.43e-17 277 1.60e-19 0.062%第3粒油滴结果 4.44e-17 277 1.60e-19 0.018%第4粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据49 3.17 3.16e-17 197 1.60e-19 0.17%第2次测量数据49 3.20 3.11e-17 195第3次测量数据49 3.29 2.98e-17 186 1.60e-19 0.23%第4次测量数据49 3.24 3.5e-17 191 1.60e-19 0.072%第5次测量数据50 3.21 3.3e-17 190 1.59e-19 0.14%第6次测量数据50 3.25 2.98e-17 186 1.60e-19 0.088%第7次测量数据50 3.27 2.95e-17 184 1.60e-19 0.23%第8次测量数据49 3.25 3.4e-17 190 1.60e-19 0.018%第9次测量数据49 3.17 3.16e-17 197 1.60e-19 0.17%第10次测量数据49 3.28 3.鑖譲00e-17 187 1.60e-19 0.16%第4粒油滴结果 3.5e-17 190 1.60e-19 0.059%第5粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据52 5.81 1.17e-17 73 1.61e-19 0.58%第2次测量数据52 5.76 1.19e-17 74 1.61e-19 0.55%第3次测量数据52 5.75 1.19e-17 75 1.59e-19 0.51%第4次测量数据52 5.80 1.17e-17 74 1.59e-19 0.577O00%第5次测量数据52 5.79 1.18e-17 74 1.59e-19 0.24%第6次测量数据52 5.76 1.19e-17 74 1.61e-19 0.55%第7次测量数据52 5.72 1.20e-17 75 1.60e-19 0.28%第8次测量数据52 5.81 1.17e-17 73 1.61e-19 0.58%第9次测量数据52 5.83 1.17e-17 73 1.60e-19 0.058%第10次测量数据52 5.77 1.18e-17 74 1.60e-19 0.29%第5粒油滴结果 1.18e-17 73 1.60e-19 0.16%第6粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据160 5.05 4.74e-18 30 1.58e-19 1.31%第2次测量数据160 5.02 4.78e-18 30 1.59e-19 0.477O00%第3次测量数据160 4.98 4.84e-18 30 1.61e-19 0.82%第4次测量数据160 5.02 4.78e-18 30 1.59e-19 0.477O00%第5次测量数据160 5.03 4.77e-18 30 1.59e-19 0.71%第6次测量数据160 5.08 4.70e-18 29 1.62e-19 1.16%第7次测量数据160 5.02 4.78e-18 30 1.59e-19 0.477O00%第8次测量数据160 5.09 4.68e-18 29 1.61e-19 0.85%第9次测量数据160 5.14 4.61e-18 29 1.59e-19 0.64%第10次测量数据160 5.05 4.74e-18 30 1.58e-19 1.31%第6粒油滴结果 4.74e-18 29 1.59e-19 0.23%第7粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据27 5.33 2.58e-17 161 1.60e-19 0.29%第2次测量数据27 5.29 2.61e-17 163 1.60e-19 0.21%第3次测量数据27 5.41 2.52e-17 158 1.60e-19 0.11%第4次测量数据27 5.45 2.50e-17 156 1.60e-19 0.027%第5次测量数据27 5.38 2.55e-17 159 1.60e-19 0.11%第6次测量数据27 5.50 2.46e-17 154 1.60e-19 0.086%第7次测量数据27 5.33 2.58e-17 161 1.60e-19 0.29%第8次测量数据27 5.36 2.56e-17 160 1.60e-19 0.056%1.60e-19 0.28%第10次测量数据27 5.42 2.52e-17 157 1.60e-19 0.23%第7粒油滴结果 2.53e-17 158 1.60e-19 0.13%第8粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据30 3.59 4.26e-17 266 1.60e-19 0.17%第2次测量数据30 3.62 4.21e-17 263 1.60e-19 0.032%第3次测量数据30 3.51 4.41e-17 276 1.60e-19 0.068%第4次测量数据30 3.70 4.7e-17 254 1.60e-19 0.16%第5次测量数据30 3.64 4.17e-17 261 1.60e-19 0.047%第6次测量数据30 3.61 4.23e-17 264 1.60e-19 0.076%第7次测量数据30 3.75 3.99e-17 249 1.60e-19 0.11900%第8次测量数据30 3.65 4.16e-17 260 1.60e-19 0.083%第9次测量数据30 3.64 4.17e-17 261 1.60e-19 0.047%第10次测量数据30 3.69 4.9e-17 255 1.60e-19 0.18%第8粒油滴结果 4.18e-17 260 1.60e-19 0.049%第9粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据22 6.02 2.63e-17 164 1.60e-19 0.277O00%第2次测量数据22 5.98 2.66e-17 166 1.60e-19 0.016%第3次测量数据22 5.78 2.80e-17 175 1.60e-19 0.028%第4次测量数据22 5.69 2.87e-17 179 1.60e-19 0.12%第5次测量数据22 5.74 2.83e-17 177 1.60e-19 0.096%1.59e-19 0.14%第7次测量数据22 5.90 2.71e-17 170 1.59e-19 0.29%第8次测量数据22 5.88 2.73e-17 170 1.60e-19 0.23%第9次测量数据22 5.85 2.75e-17 172 1.59e-19 0.15%第10次测量数据22 5.92 2.70e-17 169 1.59e-19 0.22%第9粒油滴结果 2.75e-17 172 1.60e-19 0.035%第10粒油滴数据电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值误差第1次测量数据90 2.99 1.88e-17 117 1.60e-19 0.41%第2次测量数据90 2.89 1.98e-17 124 1.59e-19 0.19%第3次测量数据90 3.07 1.80e-17 113 1.59e-19 0.14%第4次测量数据90 3.00 1.87e-17 117 1.60e-19 0.095%第5次测量数据90 3.05 1.82e-17 114 1.60e-19 0.023%第6次测量数据90 2.95 1.92e-17 120 1.60e-19 0.058%第7次测量数据90 2.98 1.89e-17 118 1.60e-19 0.076%第8次测量数据90 2.97 1.90e-17 119 1.59e-19 0.25%第9次测量数据90 3.08 1.79e-17 112 1.60e-19 0.25%第10次测量数据90 3.01 1.86e-17 116 1.60e-19 0.25%第10粒油滴结果 1.87e-17 117 1.60e-19 0.022%本次实验最终结果: e=1.60e-19 误差=0.0016%。