油滴实验

密立根油滴法测电子电荷一、实验介绍杰出的美国物理学家密立根在1909年至1917年所做的测量微小油滴上带的电荷的工作，即所谓油滴实验。

在全世界是享负盛名的，堪称物理实验的典范.Millikan在这一实验工作中花费里近10年的心血，而取得了有重大意义的结果，那就是：(1)证明电荷的不连续性(具有颗粒性)，所有电荷都是基本电荷e的整数倍。

(2)测量并得到了基本电荷即为电子电荷，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=(1.60217731±0.00000049)⨯10-19库仑。

正是由于这一实验成就，他荣获了1932年诺贝尔物理奖金。

八十多年过去了，物理学发生了根本的变化，而这个实验又重新站到了实验物理的前列。

近年来，根据这一实验的设计思想改进的用磁漂浮的方法测量分数电荷的实验，使古老的实验又焕发青春，也就更说明，Millikan油滴实验是富有巨大生命力的实验。

二、实验原理按油滴作匀速直线运动或静止两种运动方式分类，油滴法测电子电荷分为动态测量法和平衡测量法。

动态测量法考虑重力场中一个足够小油滴的运动，设此油滴半径为r，质量为m1，空气是粘滞流体，故此运动油滴除重力和浮力外还受粘滞阻力的作用。

由斯托克斯定律，粘滞阻力与物体运动速度成正比。

设油滴以匀速v f下落，则有(1)此处m2为与油滴同体积空气的质量，K为比例常数，g为重力加速度。

油滴在空气及重力场中的受力情况如图示。

若此油滴带电荷为q，并处在场强为E的均匀电场中，设电场力qE方向与重力方向相反，如图8.1.1-2所示，如果油滴以匀速v r上升，则有(2)由式（1）和（2）消去K,可解出q为：(3)由（3）式可以看出来，要测量油滴上的电荷q，需要分别测出m1，m2，E，v r，v f 等物理量。

由喷雾器喷出的小油滴半径r是微米量级，直接测量其质量m1也是困难的，为此希望消去m1,而带之以容易测量的量。

中南大学密立根油滴实验报告中南大学密立根油滴实验报告密立根油滴实验是物理学中一项重要的实验，它由美国物理学家罗伯特·密立根于1909年发明。

该实验通过测量油滴在电场中的运动来确定电子的电荷量，并为原子结构的研究提供了重要的实验依据。

本文将介绍中南大学学生在密立根油滴实验中的研究成果和发现。

实验目的密立根油滴实验的主要目的是通过测量油滴在电场中的运动来确定电子的电荷量。

通过这个实验，我们可以了解原子结构和电子的性质，对于深入研究原子核的构成和性质具有重要意义。

实验原理密立根油滴实验基于油滴在电场中的运动。

实验中，我们使用一台特制的实验仪器，将油滴悬浮在空气中，并通过精细的调节使其保持静止。

然后，我们通过给油滴施加电场来观察油滴的运动情况。

根据电场的大小和方向，油滴会受到电场力的作用，从而产生加速度和运动。

实验步骤首先，我们使用特制的装置将油滴悬浮在空气中，并通过显微镜观察油滴的运动情况。

然后，我们调节电场的大小和方向，使得油滴在电场中保持静止。

接下来，我们测量电场的大小和油滴的质量，通过计算得到电子的电荷量。

最后，我们重复实验多次，取平均值，以提高实验结果的准确性。

实验结果通过多次实验和数据处理，我们得到了油滴的质量和电场的大小，进而计算出了电子的电荷量。

我们的实验结果与理论值非常接近，验证了密立根油滴实验的准确性和可靠性。

这一发现对于原子结构和电子性质的研究具有重要意义，为进一步探索原子核的构成和性质提供了重要的实验依据。

实验意义密立根油滴实验的成功开启了原子物理学的新篇章，为人们深入研究原子结构和电子性质提供了重要的实验方法和依据。

通过这个实验，我们可以更好地理解原子的组成和性质，为物理学的发展做出了巨大贡献。

结论中南大学学生在密立根油滴实验中取得了令人瞩目的成果。

通过精确的实验操作和数据处理，我们成功测量了电子的电荷量，并验证了密立根油滴实验的准确性和可靠性。

这一实验为原子结构和电子性质的研究提供了重要的实验依据，对于推动物理学的发展具有重要意义。

实验XX 密立根油滴实验油滴实验是近代物理学中测量基本电荷e （也称元电荷）的一个经典实验，该实验是由美国著名物理学家密立根（Robert A. Millikan ）经历十多年设计并完成的。

这一实验的设计思想简明巧妙、方法简单，而结论却具有不容置疑的说服力，因此堪称物理实验的精华和典范。

1908年，在总结前人实验经验的基础上，密立根开始研究带电液滴在电场中的运动过程。

结果表明，液滴上的电荷是基本电荷的整数倍，但因测量结果不够准确而不具说服力。

1910年，他用油滴代替容易挥发的水滴，获得了比较精确的测量结果。

1913年，密立根宣布了其开创性的研究结果，这一结果具有里程碑的意义：（1）明确了带电油滴所带的电荷量都是基本电荷的整数倍，（2）用实验的方法证明了电荷的不连续性，（3）测出了基本电荷值（从而通过荷质比计算出电子的质量）。

此后，密立根又继续改进实验，提高实验精度，最终获得了可靠的结果（经过很多次的实验，密立根测出的实验数据是e=1.5924(17)×10−19C ，这与现在公认的值相差仅1%），最早完成了基本电荷的测量工作。

这一结果再次证明电子的存在，使对“电子存在”的观点持怀疑态度的物理学家信服。

由于在测定基本电荷值和测出普朗克常数等方面做出的成就，密立根在1923年获得了诺贝尔物理学奖。

随着现代测量精度的不断提高，目前元电荷的公认值为e =（1.60217733±0.00000049）×10-19C 。

本实验采用CCD 摄像机和监视器，可非常清楚地看到钟表油油滴的运动过程，大大改善了实验条件，使测量结果更为准确。

【实验目的】1.学习用油滴实验测量电子电荷的原理和方法。

2.验证电荷的不连续性。

3.测量电子的电荷量。

4.了解CCD 摄像机、光学系统的成像原理及视频信号处理技术的工程应用等。

5. 训练学生在实验过程中严谨的态度、实事求是的作风。

【实验原理】密立根油滴实验测量基本电荷的基本设计思想是使带电油滴在两金属极板之间处于受力平衡状态。

密立根油滴实验实验报告密立根油滴实验实验报告密立根油滴实验是由美国物理学家罗伯特·安德鲁斯·密立根于1909年提出的一种测量电子电荷量的方法。

该实验通过观察油滴在电场中的运动，推导出电子电荷的数值。

本实验旨在验证密立根的理论，并探究电子的基本性质。

实验器材：1. 密立根油滴实验装置2. 滴定器3. 油滴溶液4. 电源5. 电压表6. 显微镜7. 称量器实验步骤：1. 将实验装置搭建好，并将电源接通。

2. 使用滴定器滴入一滴油滴溶液到实验装置中。

3. 调节电压表，使电场形成。

4. 使用显微镜观察油滴在电场中的运动情况。

5. 记录电压表的读数和油滴的运动情况。

6. 重复以上步骤多次，取得一系列数据。

数据处理与分析：根据密立根的理论，油滴在电场中受到电场力和重力的作用，达到平衡时，电场力与重力相等。

根据这个原理，我们可以计算出电子电荷的数值。

首先，我们需要计算油滴的质量。

使用称量器测量油滴的质量，并记录下来。

然后，通过观察油滴在电场中的运动情况，我们可以得到电场力的大小。

根据电场力与重力相等的原理，我们可以得到如下公式：e = (6πηrv) / (gd)其中，e为电子电荷的数值，η为空气的粘度，r为油滴的半径，v为油滴的速度，g为重力加速度，d为油滴的密度。

通过多次实验，我们可以得到一系列的数据。

将这些数据代入公式中，计算出每次实验的电子电荷数值，并求其平均值。

最终，我们可以得到较为准确的电子电荷数值。

实验结果与讨论：根据实验数据的处理与分析，我们得到了电子电荷的数值。

与理论值进行比较后，可以发现实验结果与理论值较为接近，证明了密立根的理论的正确性。

通过密立根油滴实验，我们不仅验证了密立根的理论，还深入了解了电子的基本性质。

实验过程中，我们注意到油滴的半径对电子电荷的测量结果有较大影响。

较大的油滴半径会导致较小的电子电荷数值，较小的油滴半径则会导致较大的电子电荷数值。

因此，在实验中要尽量选择适当大小的油滴，以提高测量结果的准确性。

1.2 密立根油滴实验密立根油滴实验，美国物理学家密立根（Millike ）所做的测定电子电荷的实验。

1907-1913年密立根花7年时间，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。

此实验在近代物理学发展过程中具有重要意义，密立根也因此于1923年获得了诺贝尔物理学奖。

密立根的实验装置随着技术的进步而得到了不断的改进，但其实验原理至今仍在当代物理科学研究的前沿发挥着作用，油滴实验中将微观量测量转化为宏观量测量的巧妙设想和精确构思，以及用比较简单的仪器，测得比较精确而稳定的结果等都是富有启发性的。

1.2.1实验要求1．实验重点① 验证电荷的不连续性及学习如何测量基本电荷电量； ② 学习了解CCD 图象传感器的原理与应用； ③ 学习电视显微测量方法。

2．预习要点① 对实验结果造成影响的主要因素有哪些？② 如何判断油滴盒内平行极板是否水平？不水平对实验结果有何影响？ ③ CCD 成像系统观测油滴比直接从显微镜中观测有何优点？1.2.2 实验原理一个质量为m ，带电量为ｑ的油滴处在二块平行极板之间，在平行极板未加电压时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，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f a V rg =6πη式中η是空气的粘滞系数，ａ是油滴的半径，这时有6πηa V mg g = （１）当在平行极板上加电压V 时，油滴处在场强为Ｅ的静电场中，设电场力q Ｅ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Ｖｅ，则有：mg qE V a g -=ηπ6 （２）又因为 Ｅ＝Ｖ／ｄ （３）图2图1由上述（１）、（２）、（３）式可解出 q mgdVV V V g e g=+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎪ （４） 为测定油滴所带电荷ｑ，除应测出Ｖ、ｄ和速度Ｖｅ、Ｖｇ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m a =433/πρ （５） 式中ρ是油滴的密度。