密立根油滴实验数据的处理方法

密立根油滴实验——电子电荷的测量【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。

【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。

如果调节两极板间的电压V ，可使两力达到平衡，这时：dVqqE 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 gr +=16ηπ (3) 其中b 是修正常数， b=6.17×10-6m ·cmHg,p 为大气压强，单位为厘米汞高。

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 lv =(4) 最后得到理论公式：V d pa b t lg 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。

创作编号：BG7531400019813488897SX 创作者： 别如克*密立根油滴实验——电子电荷的测量【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。

【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。

如果调节两极板间的电压V ，可使两力达到平衡，这时：dVqqE 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 gr +=16ηπ (3) 其中b 是修正常数， b=6.17×10-6m ·cmHg,p 为大气压强，单位为厘米汞高。

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 lv =(4) 最后得到理论公式：V d pa b t lg 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。

密立根油滴实验——电子电荷的丈量之巴公井开创作【实验目的】1.通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的丈量，验证电荷的不连续性，并测定电荷的电荷值e 。

2.通过实验过程中，对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和丈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丈量微观量的巧妙设想和构思。

【实验原理】1.静态（平衡）丈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。

如果调节两极板间的电压V ，可使两力达到平衡，这时：dV qqE 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，还需要丈量油滴的质量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：mgv 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 gr +=16ηπ (3)×10-6m ·cmHg,p 为大气压强，单位为厘米汞高。

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 lg q g23)1(218⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=ηρπ (5)2.动态（非平衡）丈量法非平衡丈量法则是在平行极板上加以适当的电压V ，但其实不调节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——电子电荷的测量【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。

【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。

如果调节两极板间的电压V ，可使两力达到平衡，这时：dVqqE 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 gr +=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。

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 lv =(4) 最后得到理论公式：V d pa b t lg 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——电子电荷的测量【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。

【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。

如果调节两极板间的电压V ，可使两力达到平衡，这时：dVqqE 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 gr +=16ηπ (3) 其中b 是修正常数， b=6.17×10-6m ·cmHg,p 为大气压强，单位为厘米汞高。

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 lv =(4) 最后得到理论公式：V d pa b t lg 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。

密立根油滴实验数据处理方法的分析摘要：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。

其中简略讲解了实验的目的和原理、实验所用的软件和注意事项，主要讨论的是对于实验数据的分析，好的处理方法可以更精确的得到实验的结论而如果数据的处理不够恰当，再精确的实验结果也不会得到正确的结论。

本文通过对于各种实验方法的介绍和比较分析得出更合适的处理方法，从而得出更恰当的方法。

关键词：密立根油滴法实验原理数据处理目录密立根油滴实验数据处理方法的分析 (1)摘要 (1)引言 (3)基本原理 (3)实验内容 (5)注意事项 (6)数据处理方法的分析与改进 (6)误差分析 (7)理论误差 (7)测量误差 (7)引言电荷有两个基本特征：一是遵循守恒定律；二是具有量子性。

所谓量子性是说存在正的和负的电荷，一切带电物体的电荷都是基本电荷的整数倍。

而在知道这些之前，1834年法拉第通过实验验证了电解定律：等量电荷通过不同电解浓度时，电极上析出物质的量与该物质的化学当量成正比。

电解定律解释了电解过程中，形成电流的是正、负离子的运动，这些离子的电荷是基本电荷的整数倍。

1897年汤姆孙证明了电荷的存在，并测量了这种基本粒子的荷质比，然而直接以实验验证电荷量子性并以寻求基本电荷为目的的实验则首推密立根油滴实验。

1907-1913年密立根用在电场和重力场中运动的带电油滴进行实验，发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍，该最小电荷值就是电子电荷，证明电荷的不连续性(具有颗立性)，所有电荷都是基本电荷e 的整数倍，同时测量并得到了基本电荷即为电子电荷，其值为e=1.59×10-19C 。

密立根油滴实验作为“最美丽”的十大物理实验之一，是用油滴法准确测定了电子的电量并证明了电荷的量子性，在近代物理学发展史上具有重要意义，该实验已经近百年了，实验仪器不断更新，测量也变得更加方便，但是其中的一个关键环节——数据处理始终未能很好的解决，因此我们在此讨论数据处理的各种方法及其优劣。

密立根油滴实验报告－资料类关键信息项1、实验目的2、实验原理3、实验设备4、实验步骤5、实验数据6、数据处理7、误差分析8、实验结论11 实验目的了解密立根油滴实验的设计思想和实验方法。

测量基本电荷量，验证电荷的不连续性。

111 实验原理用油滴法测量电子的电荷。

使带电油滴在电场和重力场中运动，通过测量油滴的运动速度和所受的力，计算出油滴所带的电荷量。

假设油滴在平行板电容器中的运动为匀速运动或匀加速运动，根据力学和电学原理推导出电荷量的计算公式。

112 实验设备密立根油滴实验仪，包括水平放置的平行板电容器、显微镜、照明装置等。

喷雾器，用于产生油滴。

高压电源，提供电场。

12 实验步骤调整仪器，使平行板电容器水平，显微镜清晰成像。

用喷雾器将油滴喷入电容器中，通过显微镜观察油滴的运动。

选择一个合适的油滴，测量其在无电场和有电场时的运动速度。

改变电场强度，重复测量。

121 实验数据记录所选油滴在不同电场强度下的运动时间和距离。

多次测量，获取多组数据。

122 数据处理根据实验数据，计算出油滴所受的重力、电场力和电荷量。

对多组数据进行分析，找出电荷量的最小公约数，即为基本电荷量。

13 误差分析分析实验中可能存在的误差来源，如油滴的大小不均匀、测量时间的误差、电场不均匀等。

评估误差对实验结果的影响。

131 实验结论总结实验结果，得出测量得到的基本电荷量。

比较测量值与理论值，判断实验的准确性。

讨论实验的意义和应用。

在整个实验过程中，需严格按照操作规范进行，确保实验数据的准确性和可靠性。

同时，对实验结果进行认真分析和总结，以提高对物理现象的理解和研究能力。

密立根油滴实验密立根（likan ）在1910-1917年的七年间，致力于测量微小油滴上所带电荷的工作，这即是著名的密立根油滴实验，它是近代物理学发展过程中具有重要意义的实验。

密立根经过长期的实验研究获得了两项重要的成果：一是证明了电荷的不连续性。

即电荷具有量子性，所有电荷都是基本电荷e 的整数倍；二是测出了电子的电荷值—即基本电荷的电荷值1910)002.0602.1(-⨯±=e 库仑。

本实验就是采用密立根油滴实验这种比较简单的方法来测定电子的电荷值e 。

由于实验中产生的油滴非常微小（半径约为910-m ，质量约为1510-kg ），进行本实验特别需要严谨的科学态度、严格的实验操作、准确的数据处理，才能得到较好的实验结果。

【实验目的】1. 验证电荷的不连续性，测定基本电荷的大小。

2 . 学会对仪器的调整、油滴的选定、跟踪、测量以及数据的处理。

【实验仪器】密立根油滴仪，显示器，喷雾器，钟油 【实验仪器介绍】密立根油滴仪包括油滴盒、油滴照明装置、调平系统、测量显微镜、供电电源以及电子停表、喷雾器等部分组成。

MOD-5型油滴仪的外形以实验装置图如图1所示，其改进为用CCD 摄像头代替人眼观察，实验时可以通过黑白电视机来测量。

图1 MOD5型油滴仪油滴盒是由两块经过精磨的平行极板（上、下电极板）中间垫以胶木圆环组成。

平行极板间的距离为d 。

胶木圆环上有进光孔、观察孔和石英窗口。

油滴盒放在有机玻璃防风罩中。

上电极板中央有一个φ0.4mm 的小孔，油滴从油雾室经过雾孔和小孔落入上下电极板之间，上述装置如图2所示。

油滴由照明装置照明。

油滴盒可用调平螺丝调节，并由水准泡检查其水平。

电源部分提供四种电压 （1）2.2伏特油滴照明电压。

（2）500伏特直流平衡电压。

该电压可以连续调节，并从电压表上直接读出，还可由平衡电压换向开关换向，以改变上、下电极板的极性。

换向开关倒向“+”侧时，能达到平衡的油滴带正电，反之带负电。

实验29 密立根油滴实验——电子电荷的测量理工学院10光信息 10327085 实验人：黄楚迪 合作人：王冠铭 实验台：1号 【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。

【实验原理】 1．静态（平衡）测量法用喷雾器将油喷入两块相距为d 的水平放置的平行极板之间。

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 ，则油滴在平行极板间将同时受到重力mg 和静电力qE 的作用，如图1 所示。

如果调节两极板间的电压V ，可使两力达到平衡，这时Vm g E qq d== (1)平行极板不加电压时，油滴受重力作用而加速下降，下降一段距离到某一速度后，空气阻力f r 与重力mg 平衡，油滴将匀速下降。

根据斯托克斯定律，油滴匀速下降时6r g f a v mg πη==油滴质量m 可表示为 ρπ334a m =由（1）（2）得到油滴半径 gv a g ρη29=(2)(3)对于半径小到610-m 的小球，空气的粘滞系数η应作如下修正，61gr a f b paπηυ=+其中b 为修正系数，61017.6b -⨯＝米每厘米汞高（m/cmHg ），p 为大气压强，单位为厘米汞高（cmHg ）。

因此32941321g m b g pa ηυπρρ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥+⎢⎥⎣⎦油滴匀速下降的速度g υ，当两极板间的电压 V 为零时，设油滴匀速降的距离为l ，时间为g t ，得321821g l d q V b g t pa πηρ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎛⎫+⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦ 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。