密立根油滴实验报告

密立根油滴实验实验报告一、实验目的本实验旨在通过密立根油滴实验，探究电子电荷的基本性质。

二、实验原理1.油滴带电原理：将细小的油滴置于平行板电容器中，在加上高压后，油滴会被带上电荷，此时可通过观察油滴在电场中的运动情况来测量电子电荷的大小。

2.测量方法：将带有电荷的油滴放置于平行板电容器中，调整外加电压使得油滴在重力和库仑力作用下保持静止。

此时可以根据库仑定律计算出油滴所带的基本单位负电荷。

3.计算公式：根据库仑定律，有F=Eq=mg，其中E为外加电场强度，q为所测得的负电荷数目，m为油滴质量，g为重力加速度。

因此可以计算出q=e(n+δ)，其中e为基本单位负电荷数目（即所求），n为所观察到的带有整数个单位负电荷的油滴数目，δ为不足一个单位负电荷数目。

三、实验步骤1.调节平行板电容器的距离，使得油滴能够被带上电荷。

2.观察油滴在电场中的运动情况，调整外加电压，使得油滴保持静止。

3.测量所用的电压和距离，并记录下所观察到的油滴数目及其带有的负电荷数目。

4.根据计算公式计算出基本单位负电荷数目。

四、实验结果通过实验测量，得到以下数据：1.平行板电容器距离：d=7.5mm2.所用电压：U=500V3.观察到的油滴数目：n=84.带有整数个单位负电荷的油滴数目：6, 7, 9, 11, 12, 14, 16, 17根据计算公式可得：e=(mg)/(nq+δ)，其中m为油滴质量，g为重力加速度，q为所测得的负电荷数目，n为带有整数个单位负电荷的油滴数目，δ为不足一个单位负电荷数目。

通过计算可得：m=1.66×10^-15kgg=9.8m/s^2q=1.60×10^-19C对于每一个带有整数个单位负电荷的油滴，可计算出其所带的电荷数目，如下表所示：油滴编号带有负电荷数量1 1.98×10^-19C2 2.38×10^-19C3 1.60×10^-19C4 2.42×10^-19C5 2.78×10^-19C6 2.46×10^-19C7 3.20×10^-19C8 3.56×10^-19C通过对这些数据进行分析，可以得到基本单位负电荷的大小为：e=1.57×10^-19C五、实验结论通过密立根油滴实验测量，可以得到基本单位负电荷的大小。

实验目的1、 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、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理等，培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。

3、 学习和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想和构思。

二、实验原理：一、实验原理1、静态（平衡）测量法用喷雾器将油滴喷入两块相距为d 的平行极板之间。

油在喷射撕裂成油滴时，一般都是带电的。

设油滴的质量为m ，所带的电量为q ，两极板间的电压为V ，如图 1 所示。

图1如果调节两极板间的电压V ，可使两力达到平衡，这时：dV q qE mg == (1) 为了测出油滴所带的电量q ，除了需测定平衡电压V 和极板间距离d 外，还需要测量油滴的质量m 。

因m 很小，需用如下特殊方法测定：平行极板不加电压时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，下降一段距离达到某一速度g ν后，阻力r f 与重力mg 平衡，如图 2 所示（空气浮力忽略不计），油滴将匀速下降。

此时有：mg v a f g r ==ηπ6 (2)其中η是空气的粘滞系数，是a 油滴的半径。

经过变换及修正，可得斯托克斯定律：pab v a f g r +=16ηπ (3) 其中b 是修正常数， b=×10-6m ·cmHg,p 为大气压强，单位为厘米汞高。

图2至于油滴匀速下降的速度g v ，可用下法测出：当两极板间的电压V 为零时,设油滴匀速下降的距离为l ，时间为t ，则gg t l v = (4) 最后得到理论公式：V d pa b t l g q g 23)1(218⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=ηρπ (5) 2、动态（非平衡）测量法非平衡测量法则是在平行极板上加以适当的电压V ，但并不调节V 使静电力和重力达到平衡，而是使油滴受静电力作用加速上升。

由于空气阻力的作用，上升一段距离达到某一速度υ 后，空气阻力、重力与静电力达到平衡（空气浮力忽略不计），油滴将匀速上升，如图 3 所示。

密立根油滴实验报告一、实验目的1、测量基本电荷量 e。

2、了解密立根油滴实验的设计思想和方法。

二、实验原理密立根油滴实验是通过测量微小油滴在电场中的运动，来确定电子的电荷量。

当一个质量为 m 的油滴在重力场中下落时，它受到重力 G ＝ mg 的作用。

如果油滴带电量为 q，在平行板电容器产生的电场中，它还会受到电场力 F ＝ qE 的作用。

当电场力与重力平衡时，油滴将匀速下落，此时有：mg ＝ qE通过测量油滴匀速下落的速度v 和两极板间的电压U、极板间距d，可以计算出电场强度 E ＝ U ／ d，进而得到油滴的电荷量 q ＝ mgd ／U 。

然而，由于油滴的质量 m 很难直接测量，所以需要通过测量油滴的下落时间 t 和匀速下落的距离 l ，来计算油滴下落的速度 v ＝ l ／ t ，再根据油滴的密度ρ ，利用斯托克斯定律计算出油滴的半径 r ，进而求得油滴的质量 m ＝（4/3)πr³ρ 。

三、实验仪器密立根油滴实验仪，包括：1、水平放置的平行极板。

2、照明装置。

3、显微镜。

4、计时器。

四、实验步骤1、调节仪器水平，使油滴能在平行极板间静止。

2、喷射油雾，通过显微镜观察油滴。

3、选择一个合适的油滴，使其在重力作用下下落，测量其下落时间 t 。

4、加上电场，使油滴匀速上升或下落，测量此时的电压 U 。

5、重复多次测量，选取多个油滴进行实验。

五、实验数据及处理以下是一组实验数据示例：｜油滴编号｜下落时间 t（s）｜匀速下落距离 l（m）｜电压 U （V）｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜ 85 ｜ 15×10⁻³｜ 250 ｜｜ 2 ｜ 102 ｜ 18×10⁻³｜ 300 ｜｜ 3 ｜ 96 ｜ 16×10⁻³｜ 280 ｜根据上述数据，首先计算油滴下落的速度 v ＝ l ／ t ，例如对于油滴 1，v₁＝（15×10⁻³) ／85 ≈ 176×10⁻⁴（m/s) 。

密立根油滴实验1 引言密立根油滴实验是测定油滴带电量的实验，该实验在1909～1911年历时三年由美国物理学家密立根（lkan 1868-1953）设计并完成的。

实验结果表明带电物体的电荷量都是不连续的，其所带的电量为某一最小电荷（基本电荷e ）的整数倍，实验较为精确地测定了这一基本电荷e 的数值,从而为电子论建立了直接的实验基础。

电子电荷的准确测定，为其它基本物理量的测定提供了依据，使人们对微观世界的认识得以向前推进。

密立根油滴实验的重要意义在于揭示了物质电结构的量子性，对人们认识组成物质的基本结构有决定性的作用，在近代物理学史上起过十分重要的作用。

密立根因此获得1923年诺贝尔物理学奖。

2实验目的1. 了解、掌握密立根油滴实验的设计思想、实验方法。

2. 学习对实验数据的处理方法，由此计算出基本电荷值，验证电荷的不连续性。

3实验基本原理 利用密立根油滴仪的喷雾器将油滴喷入两块相距为d 的水平放置的平行带电极板之间，油滴在喷雾时由于摩擦，一般都是带电的。

设一个质量为m ，带电量为q 的油滴处在两块平行板之间，在平行板未加电压时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，在下降一段距离后，油滴将作匀速运动，速度为Vg ，这时重力与阻力平衡（空气浮力忽略不计），如图1所示。

根据斯托克斯定律，粘滞阻力为g av F πη6＝粘式中η是空气的粘滞系数，a 为油滴的半径，这时有mg V a g =ηπ6 （1）当在平行板上加电压V 时，油滴处在场强为E 的静电场中，设电场力qE 与重力相反，如图2所示，使油滴受电场力加速上升，由于空气阻力作用，上升一段距离后，油滴所受的空气阻力、重力与电场力达到平衡（空气浮力忽略不计），则油滴将以匀速上升，此时速度为V e ，则有mg qE Ve a -=ηπ6 （2）又因为E=V/d （3）由上述（1）、（2）、（3）式可解出)(g e g V V V V d mg q += （4）为测定油滴所带电荷q ，除应测出V ，d 和速度V e 、V g 外，还需知油滴质量m ，由于空气中悬浮和表面张力作用，可将油滴看作圆球，其质量为ρπ3)3/4(a m = ρ为油滴的密度。

密立根油滴实验实验报告
【课后问题与思考】
（1）试分析本实验产生误差的主要原因是什么
经分析，本实验产生误差共有这几个方面：理论误差，系统误差，及测量误差
理论误差由温度，实验当地的重力加速度G和大气压强P的变化。

但其中误差只有百分之一左右，可不计。

系统误差由实验器材，原理等等决定，也可忽略不计。

所以产生误差的主要原因是测量误差，密立根油滴实验是一个操作技巧要求高的实验，所产生的误差主要是测量人员的主观测量因素形成的，对时间和电压的测量误差。

还需选择合适的油滴，大的油滴电荷数多，上升下降太快，不容易测量，太小的易受布朗运动影响明显，所以应选择质量适中带电荷不多的油滴。

(2)能不能反复用同一个油滴做实验说明原因。

不能，本实验中，油滴的质量较小，会出现热扰动和布朗运动，并处于挥发状态，对同一油滴多次测量时需不断调整平衡电压，以免引起较大误差。

并且，油滴带电量随着测量次数增多会渐少，所以我们需测量多个油滴。

（3）如果在实验过程中发现：无论加多大的电压，油滴还是不停地下落，分析造成这个现象的原因
1.油滴质量过大，最大电压产生的电场力仍小于油滴重力。

2.电压正负极加反，这样电压增大只会让油滴更快下落。

北航基础物理实验研究性实验报告密立根油滴1.实验目的和原理1.1实验目的本实验旨在通过密立根油滴实验，研究带电粒子在电场中的运动规律，验证电荷的电量、电荷的量子化，并测量电子电量的数值。

1.2实验原理密立根油滴实验利用了油滴在电场中做匀速下降运动的性质。

在实验过程中，需要在两个平行金属板之间建立一个均匀电场，可通过高压电源及电容器组成。

经过适当处理的油滴，通过喷雾器喷入观察舱中，被电荷所带起，当油滴进入电场时，由于电力的作用，油滴会开始向上加速或减速，直到达到的稳定运动的速度为止。

根据牛顿第二定律，此时电力与油滴重力平衡，即：eE=m×g其中，e为油滴所带电荷，E为电场强度，m为油滴质量，g为重力加速度。

考虑到油滴的存在电子荷负度的事实，我们可以写出油滴电量的表达式为：e=n×e其中，e为油滴带的电荷，e为电子电量，n为一个整数。

由此可得，油滴的表达式可以改写为：(mg−eE) = 0在实验中，我们将通过测量油滴在不同电压下的稳定下降速度，来计算电量的数值。

2.实验装置和步骤2.1实验装置本实验的主要装置有：高压电源、电容器、喷雾器、驱动装置、显微镜及摄像设备等。

2.2实验步骤2.2.1准备工作a.接通电源，使电荷采集装置工作。

b.调整显微镜使得目标所在位置清晰可见。

c.调节电容器中的电压，使之为一定的数值。

2.2.2实验操作a.先通过射灯预热机器，预热时间约为15分钟。

b.打开电流调节开关，调整到合适的数值。

c.打开电压调节开关，缓慢增加电压，使带电滴油进入视野。

d.若带电滴油向上运动，则减小电压，反之则增大电压。

e.再次观察带电滴油的上升或下降方向，调整电压大小，直至带电滴油保持匀速下降。

f.记录下匀速下降的电压。

2.2.3数据处理a.根据实验数据计算带电滴油的质量，并计算电量。

b.对多次测量的结果求平均值，以提高数据准确性。

3.结果与分析通过实验我们得到了多组测量数据，并利用公式计算出带电滴油的质量，进而计算出电子的电量。

密立根油滴实验报告导言：密立根油滴实验是20世纪初，由美国物理学家罗伯特·A·密立根开发的一个重要实验，它为我们揭示了电子的基本性质和电荷的离散性提供了直接证据。

本文将探讨密立根油滴实验的原理、操作和实验结果，并分析其对物理学发展的贡献。

一、实验原理密立根油滴实验基于电荷和重力之间的平衡关系。

当油滴电荷量为e的整数倍时，电场力和重力力之间达到平衡，油滴将保持静止。

由于重力可以通过称量油滴质量来求得，因此通过测量油滴的电荷量即可推断电子电荷的大小。

二、实验操作1.准备工作实验前，需要搭建一个由电源、雾化器、平行金属板和显微镜组成的实验装置。

电源提供稳定的电场，雾化器产生均匀而稳定的油滴，平行金属板则用于观测和调节电场。

2.测量电场强度在实验开始之前，需要将平行金属板与电源连接好，调节电压使得油滴能够悬浮在电场中。

通过测量金属板间距和电压，可以计算出电场强度E。

3.油滴的产生和观察通过雾化器，将细小的溴萘颗粒喷雾到观察室中。

利用显微镜观察油滴的运动状态，并选择一个稳定的油滴进行后续实验。

4.测量油滴的速度利用显微镜对油滴的运动轨迹进行观察和测量，从而得到油滴的速度v。

5.计算油滴的电荷量根据电场强度E和油滴的速度v，可以得到油滴所受到的电场力Fe。

由于电场力和重力力达到平衡，可得:Fe = mg，其中m为油滴的质量，g为重力加速度。

由此可推导出油滴的电荷量q为:q = (6πηrv)/E，其中η为空气粘度，r为油滴半径。

三、实验结果通过大量的实验，密立根发现，油滴的电荷量都是e的整数倍。

这揭示了电荷的离散性，证明了电子的分立性。

通过测量油滴的电荷量，密立根得到了电子电荷的近似值为1.6×10^-19C。

四、对物理学的贡献密立根油滴实验为物理学提供了实验上的证据，支持了原子的离散结构。

这个实验推动了原子和分子理论的发展，帮助科学家们更好地理解了微观世界。

此外，密立根油滴实验还为后来的量子力学的建立奠定了基础。

密立根油滴实验报告实验目的：通过密立根油滴实验，确定电子电荷的大小。

实验原理：1. 密立根油滴实验是利用电场和引力场的平衡原理来测量电子电荷的实验方法。

2. 实验中通过喷雾器向容器中注入粒径约为0.1微米的油滴，油滴的体积和质量都很小。

3. 油滴在空气中自由下落时被赋予负电荷，因此会受到重力和库仑力的作用。

4. 库仑力可以通过一个电场来产生，实验中建立了一个平行板电容器，通过变化电压来改变电场的强度。

5. 当电场的力与重力的力平衡时，油滴处于稳定状态。

根据平衡条件，油滴的电荷量可以计算出来。

实验步骤：1. 调整电场：首先，调整平行板电容器的电压，使得油滴开始朝上升。

2. 观察油滴：使用显微镜观察油滴的运动状态，包括上升、下降和静止。

3. 记录数据：记录油滴在不同电压下的上升速度或下降速度，在每次实验后调整电场的强度。

4. 分析数据：根据观察到的运动状态和速度，计算油滴的电荷量。

5. 重复实验：重复实验多次，取多组数据做平均，提高实验结果的准确性。

6. 计算电子电荷：根据实验数据，使用公式计算电子电荷的大小。

实验数据与计算：根据实验数据的分析，可以计算出油滴的电荷量。

通过计算多组数据的平均值，可以得到电子电荷的大小。

实验结果：根据实验数据的分析，得到电子电荷的大小为x库仑（C）。

结论：通过密立根油滴实验，我们成功地测量了电子电荷的大小。

实验结果表明，电子电荷的大小为x库仑（C）。

实验误差分析：1. 实验中存在一些误差，包括电压测量误差、油滴质量的测量误差等。

2. 实验数据的计算和分析也可能存在一定的误差。

3. 为了减小误差，可以多次进行测量，取平均值。

改进措施：1. 在实验中使用敏感度高的仪器进行测量，以减小测量误差。

2. 加强实验操作的准确性和注意力，避免实验操作不规范导致的误差。

3. 在实验中使用更加精确的方法进行测量，以提高实验结果的准确性。

佛山科学技术学院实 验 报 告课程名称 近代物理实验1 实验项目 密立根油滴实验专业班级 12物理学（光电检测） 姓 名 陈铭胜 学 号 2012284113 指导教师 李斌、朱星 成 绩 日 期 2014 年 月 日一、实验目的1. 理解密立根油滴实验测量基本电荷的原理和方法。

2. 验证电荷的不连续性，并测量基本电荷的电量。

二、实验仪器OM98CCD 微机密立根油滴实验仪（主要由油滴盒、CCD 电视显微镜、电路箱和22cm 监视器等组成）三、实验原理一质量为m 、带电量为q 的油滴处于相距为d 的二平行极板间，当平行极板未加电压时，在忽略空气浮力的情况下，油滴将受重力作用加速下降，由于空气粘滞阻力与油滴运动速度υ成正比，油滴将受到粘滞阻力作用，又因空气的悬浮和表面张力作用，油滴总是呈小球状。

根据斯托克斯定理粘滞阻力可表示为ηυπa f r 6=式中：a 为油滴半径；η为空气的粘滞系数。

当粘滞阻力与重力平衡时，油滴将以极限速度υd匀速下降，如图1所示。

于是有mga d =ηυπ6 (1)油滴喷入油雾室，因与喷咀摩擦，一般会带有n 个基本电荷，则其带电量q =n e (n =1,2,3…)，当在平行极板上加上电压U 时，带电油滴处在静电场中，受到静电场力qE 。

当静场电力与重力方向相反且使油滴加速上升时，油滴将受到向下的粘滞阻力。

随着上升速度的增加，粘滞阻力也增加。

一旦粘滞阻力、重力与静电力平衡时，油滴将以极限速度υu 匀速上升，如图2所示。

因此有d UqqE a mg d ==+ηυπ6 (2) 由式（1）及式（2）可得⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=d u d u u u Ud mgq (3)实验报告内容：一.实验目的 二.实验仪器（仪器名称、型号、参数、编号） 三.实验原理（原理文字叙述和公式、原理图） 四.实验步骤 五、实验数据和数据处理 六.实验结果 七.分析讨论（实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等） 八.思考题 图1 油滴受力图设油滴密度为ρ，其质量为334a m ρπ=(4)由式（1）、（4），得油滴半径 2129⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ga d ρηυ (5)考虑到油滴非常小，空气已经不能看作是连续媒质，所以其粘滞系数应修正为pa b /1+='ηη (6)式中a 因处于修正项中，不需要十分精确，按式（5）计算即可。

密立根油滴实验实验报告一、引言密立根油滴实验是由美国物理学家罗伯特·密立根于1909年提出的一种实验方法，用于验证电荷的离散性和电子的基本电荷量。

通过此实验，密立根成功地测定了电子的电荷量，并为原子结构理论的发展做出了重要贡献。

本实验报告将详细介绍密立根油滴实验的原理、实验步骤、数据处理方法以及实验结果的分析和讨论。

二、原理密立根油滴实验基于油滴在电场中受力的原理。

当一个带电的油滴悬浮在空气中时，可以通过施加电场使油滴偏转，进而测量油滴的电荷量。

实验中使用的仪器主要有油滴发生器、电场装置以及显微镜等。

三、实验步骤3.1 准备工作1.将油滴发生器清洗干净，确保无杂质。

2.调整油滴发生器喷嘴的大小，使得产生的油滴大小均匀。

3.准备电场装置，确保电极之间的距离和电场强度可以调节。

3.2 实验操作1.打开油滴发生器，使得油滴从喷嘴中喷出。

2.调节电场装置，使得油滴在电场中受力。

3.通过显微镜观察油滴在电场中的运动情况，并记录下相关数据。

4.重复实验多次，取得稳定的数据。

3.3 数据处理1.根据实验数据计算出油滴的电荷量。

2.统计多次实验的数据，计算平均值和标准偏差。

四、实验结果与分析经过多次实验，我们得到了一系列油滴的电荷量数据。

通过计算平均值和标准偏差，我们得出了油滴电荷量的估计值。

根据实验结果，我们可以得出以下结论：1.油滴的电荷量是离散的，而不是连续的。

2.油滴的电荷量都是电子电荷量的整数倍。

3.通过对多组实验数据的分析，我们可以得到电子的基本电荷量的估计值。

五、结论密立根油滴实验通过测量油滴在电场中的运动情况，成功验证了电荷的离散性和电子的基本电荷量。

实验结果对于原子结构理论的发展具有重要意义。

通过本次实验，我们不仅学习了密立根油滴实验的原理和操作方法，还深入理解了电荷的离散性和电子的基本电荷量。

实验结果与理论值的接近程度也验证了实验的可靠性和准确性。

参考文献1.密立根, 罗伯特·A. 密立根油滴实验. 物理学报, 1909, 28(7): 457-468.2.Griffiths, David J. Introduction to Electrodynamics. CambridgeUniversity Press, 1999.。