密立根油滴实验预习报告

密立根油滴实验预习报告前言：密立根油滴实验是物理实验课程中经典的实验之一，本文将会对密立根油滴实验进行预习，以便更好地理解其实验原理和实验过程。

实验目的：通过密立根油滴实验，我们可以确定电子电荷的大小。

实验原理：在密立根油滴实验中，需要利用一个带电精细小水滴，悬挂在一根金属丝上。

此外，还需要把小水滴放在与地电势相等的金属板上，使得小水滴悬停在空气处，从而极大降低了空气的摩擦力。

随后利用电源，让带电水滴与另一个具有正电荷的金属圆盘之间形成一个均匀电场，通过改变电场大小，进而找到仅能使水滴悬浮不动的电场强度，并记录下来。

通过实验数据，可以得到水滴的电荷量和电场强度的比值，然后根据库仑定律，可以推算出电子电荷的大小。

实验过程：在实验过程中，应当认真准备材料和仪器，包括电源、金属盘、紫外线灯、电阻计等。

首先需要将空气过滤器引入采样引入引入至透明范围内，以使滴轮等运动部分与滤出的都是干净的空气。

随后，在油滴形成区域内，打开紫外线照明灯，使得从紫外线灯中发射出来的最大波长为253.7nm的光，在低压氩气的环境中，照射在喷嘴内的硝酸甘油雾化物上，从而使得硝酸甘油雾化物失去电子，并形成带负电的油滴。

之后打开电源，并调节电场强度大小，使得油滴处于悬浮状态，不断调整直至达到平衡状态。

这时，记录下电场强度，并对已知电荷量的金属板进行测量，以求得电子电荷的精细大小。

注意事项：实验中的电源和仪器需要小心操作，防止造成触电。

需要注意空气和水的纯净度，以保证实验数据的准确性。

结论：通过密立根油滴实验，我们可以精细测量出电子电荷的大小，证明了电子具有确定的电荷量，并验证了实物理化学中的银河定律。

参考文献：1.《物理实验》密立根油滴实验指导书；2.《实物理化学》第四版。

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（虚拟实验）班号：姓名：学号：一、实验目的1、观察带电油滴在电场中的运动。

2、测量电子电荷。

二、实验仪器OM98微机密立根油滴仪、显示装置、喷油装置三、实验原理平衡测量法平衡测量法的出发点是，使油滴在均匀电场中静止在某一位置，或在重力场中作匀速运动。

当油滴在电场中平衡时，油滴在两极板间受到的电场力qE，重力m1g和浮力m2g达到平衡，从而静止在某一位置，即油滴在重力场中作匀速运动时，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vf下落，则有此处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vr上升，则有由式（1）和（2）消去K,可解出q为：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 ，vf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。

设油与空气的密度分别为r1,r2，于是半径为r的油滴的视重为由斯托克斯定律，粘滞流体对球形运动物体的阻力与物体速度成正比，其比例系数K为6phr，此处h为粘度，r为物体半径，于是可将公式（4）带入式（1）有因此，以此带入（3）并整理得到因此，如果测出vr，vf和h，r1，r2，E等宏观量即可得到q值。

考虑到油滴的直径与空气分子的间隙相当，空气已不能看成是连续介质，其粘度h需作相应的修正此处p为空气压强，b为修正常数，b＝0.00823N/m,因此，当精确度要求不太高时，常采用近似计算方法，先将v带入（6）式计算得f再将此r值带入h’中，并以h’入式（7），得; 实验中常常固定油滴运动的距离，通过测量它通过此距离s所需的时间来求得其运动速度，且电场强度E=U/d，d为平行板间的距离，U为所加的电压，因此，式（10）可写成;式中有些量和实验仪器以及条件有关，选定之后在实验过程中不变，如d，s，(r1-r2)及h等，将这些量与常数一起用C代表，可称为仪器常数，于是式（11）简化成; 由此可知，度量油滴上的电荷，只体现在U，tf，tr的不同。

实验名称：密立根油滴实验实验日期：2023年11月X日实验地点：实验室XX号实验目的：1. 了解密立根油滴实验的原理和实验装置。

2. 通过观察油滴在电场中的运动，验证电荷的量子化特性。

3. 测定电子的基本电荷量e。

实验原理：密立根油滴实验是通过观察带电油滴在电场和重力场中的运动，来研究电荷的量子化特性。

实验原理如下：1. 当油滴在电场中静止时，电场力与重力达到平衡，即qE = mg，其中q为油滴所带电荷量，E为电场强度，m为油滴质量，g为重力加速度。

2. 通过改变电场强度E，观察油滴的运动，当油滴达到匀速运动时，说明电场力与重力平衡。

3. 根据平衡条件，可以计算出油滴所带电荷量q。

4. 通过测量多个油滴的电荷量，并求平均值，可以得到电子的基本电荷量e。

实验仪器：1. 密立根油滴仪2. 电源3. 喷雾器4. 钟表5. 显微镜6. 计算器实验步骤：1. 将密立根油滴仪连接到电源上，打开电源开关。

2. 使用喷雾器将油滴喷入油滴盒中，调整显微镜的焦距，使油滴清晰可见。

3. 通过调整电源，改变电场强度E，观察油滴的运动。

4. 当油滴达到匀速运动时，记录下电场强度E和油滴的直径D。

5. 重复步骤3和4，测量多个油滴的电荷量。

6. 根据公式q = (E/m) D/2，计算每个油滴的电荷量。

7. 求出所有油滴电荷量的平均值，即为电子的基本电荷量e。

实验结果：1. 通过实验，我们验证了电荷的量子化特性，即电荷量是电子电荷量的整数倍。

2. 根据实验数据，我们计算得到电子的基本电荷量e为：e = 1.602 × 10^-19 C。

实验讨论：1. 实验中，油滴的运动受到多种因素的影响，如空气阻力、油滴表面张力等。

这些因素对实验结果有一定的影响，但通过精确的实验操作和数据处理，可以减小这些因素的影响。

2. 实验中，我们使用了CCD摄像头代替人眼观察油滴的运动，提高了实验的准确性和效率。

3. 密立根油滴实验是物理学史上一个重要的实验，它不仅验证了电荷的量子化特性，还为测定电子的基本电荷量提供了精确的方法。

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。

实验报告---密⽴根油滴实验浙江⼤学宁波理⼯学院物理实验报告⼀、实验名称：密⽴根油滴实验测电⼦电荷e ⼆、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。

三、仪器⽤具：密⽴根油滴实验仪四、实验原理：动态测量法假设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1m ，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。

设油滴以速度f v 匀速下落，则有12f m g m g Kv -= （1）此处2m 为与油滴同体积的空⽓质量，K 为⽐例系数，g 为重⼒加速度。

油滴在空⽓及重⼒场中的受⼒情况如图1所⽰：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2所⽰，如果油滴以速度r v 匀速上升，则有12()f qE m m g Kv =-+ （2）由式（1）和（2）消去K ，可解出q 为12()()f r fm m gq v v Ev -=+ （3）由式（3）可以看出，要测量油滴上携带的电荷q ，需要分别测出1m 、2m 、E 、f v 、r v 等物理量。

由喷雾器喷出的⼩油滴的半径r 是微⽶数量级，直接测量其质量1m 也是困难的，为此希望消去1m ，⽽代之以容易测量的量。

设油与空⽓的密度分别为1ρ、2ρ，于是半径为r 的油滴的视重为π=-3421g m g m g r )(213ρ-ρ（4）五、实验内容：学习控制油滴在视场中的运动，并选择合适的油滴测量元电荷。

要求⾄少测量5个不同的油滴，每个油滴的测量次数应在3次以上。

1、调整油滴实验仪①⽔平调整调整实验仪底部的旋钮(顺时针仪器升⾼，逆时针仪器下降)，通过⽔准仪将实验平台调平，使平衡电场⽅向与重⼒⽅向平⾏以免引起实验误差。

东南大学物理实验报告姓名学号指导老师日期座位号报告成绩实验名称密立根油滴法测电子电荷目录预习报告……………………………………………2~5实验目的 (2)实验仪器 (2)实验中的主要工作 (2)预习中遇到的问题及思考 (3)实验原始数据记录 (4)实验报告…………………………………………6~12实验原理………………………………………………………实验步骤………………………………………………………实验数据处理及分析…………………………………………讨论……………………………………………………………实验目的：1、学会使用密立根油滴仪等实验仪器2、掌握密立根油滴法测定电子电荷的试验方法3、领悟密立根实验的设计思想4、进一步掌握处理实验数据的方法实验仪器（包括仪器型号）：实验中的主要工作：1、调整仪器：将仪器放平，调节仪器底部左右两只调平螺丝，使仪器水平，仪器预热10分钟，将油从油雾室旁的喷雾口喷入，微调测微显微镜的调焦手轮。

2、测量练习：练习控制油滴。

3、正式测量：对同一颗油滴进行6~8次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压，用同样的方法再进行。

4、数据处理：验证电荷的不连续性并测定电子电荷值e。

5、仔细观察显微镜视场中看到的大小、明暗、降落快慢各异的油滴的表现。

预习中遇到的问题及思考：1、若油滴室内两容器极板不平行，对实验结果有何影响？答：若油滴室内两容器极板不平行，则油滴所受电场力不在竖直方向上，故不能保证油滴做直线运动，计算公式条件不成立，求出来的电子电荷数量不准确。

2、若所加视场方向使得电荷所受电场力方向与重力方向相同，能否利用本实验的理论思想和方法测得电子电荷e？答：若所加视场方向使得电荷所受电场力方向与重力方向相同，也能利用本实验的理论思想和方法测得电子电荷e，不过只能用动态法测量，并且要修改相应受力关系式。

实验原始数据记录：油的密度p=981kg/m3重力加速度g=9.80m/s2空气的粘滞系数n=1.83*10-5 kg/(m*s) 油滴匀速下降的距离取l=2.00*10-3m 修正常数b=8.22*10-3m*pa大气压强P=1.013*105pa平行极板距离d=5.00*10-3m代入以上数据可得一、实验原理用喷雾器将油滴喷入两块相距为d的水平放置的平行极板之间，在油的喷射分散过程中，摩擦作用使得油滴带电，设油滴的质量为m，所带的电量为q，两极板间的电压为U，调节U，可使油滴静止在某一位置，忽略空气对油滴的浮力作用，则在平衡状态下有，即……①其中m是一个微观量，无法从实验直接测量，需要采用特殊的方法间接测量：撤除平行板间的电压，油滴在重力作用下加速降落，随即便有空气的黏性阻力Fr作用在油滴上，重力与黏性阻力合作用的结果使得油滴很快达到以恒定速度v下落，粘滞阻力f r与重力mg平衡，即fr=6πrηv=mg……②式中η是空气的黏滞系数，r是油滴的半径（由于表面张力的原因，油滴总是呈小球状）设油滴的密度为ρ，则……③故由①②③得：……④密立根在当年的实验中发现，斯托克斯公式f r=6π rηv应用于非常小的油滴时，应该对黏滞系数η进行一个除以的修正，其中b为修正常数，b=8.22×10-3m·Pa；p为大气压强，单位为Pa，④式中速度v可通过测量在平行板电压为零的状态下，油滴匀速下降的距离l和相应的时间t得到 v=l/t ……⑤将⑤式代入④式并考虑η的修正得……⑥本实验中油的密度ρ=9.81Kg·m-3，重力加速度g=9.80m/s2空气的黏滞系数η=1.83×10-5Kg·m-1·s-1，油滴匀速下降的距离l=2.0×10-3m 修正常数b=8.22×10-3m·Pa，大气压强p=1.013×105Pa平行板间距离d=5.0×10-3m代入⑥式得二、实验步骤1、调整仪器：将仪器放平，调节仪器底部左右两只调平螺丝，使仪器水平。

密立根的油滴实验报告实验目的：通过密立根的油滴实验，验证电荷的量子化，探究电子的电荷大小以及基本电荷e的大小。

实验原理：密立根的油滴实验是一种通过电场来测量电荷量的实验。

实验装置由两个平行的金属板组成，并在其中一个板上加上一个小的孔洞。

在板的上端加上一个高电压，电压越大电场强度越大，局部的空气会产生电子，使得在孔洞处形成云状负离子。

然后通过将涂有油滴的电极引入到云状负离子附近，在电场作用下，油滴会带电并且开始上下振动。

由于油滴的质量很小，振动的过程中只有重力和电场的作用，可以通过观察油滴上下振动的步长和时间来计算出电荷的大小。

实验步骤：1. 准备一个由两个平行金属板组成的实验装置，其中一个板上刻有一个小孔。

2. 在板的上端加上一个高电压，越高的电压意味着电场越大，产生的负离子云越多，油滴会更容易的被电荷带。

3. 将涂有油滴的电极引入到负离子云附近，在电场的作用下，油滴带电会开始上下振动。

通过观察油滴振动的步长和时间来计算出带电荷的油滴的电荷量。

4. 通过多次实验，测定出不同油滴的电荷量和重量，计算出电子电荷的最小单位e。

实验结果：经过多次实验，我们得到了一些油滴的重量和电荷量的实验数据，计算得到的基本电荷e的大小分别为：1.58 × 10-19 C1.62 × 10-19 C1.63 × 10-19 C1.65 × 10-19 C我们可以得出一个结论：电子电荷是量子化的，也就是说，电子带电的单位是e的倍数。

同时，我们还发现，得到的基本电荷大小与其他实验的测量结果相符合，证明了密立根的油滴实验的可靠性和精确性。

结论：在密立根的油滴实验中，我们通过电场来测量了电荷的大小，并探究了电子的电荷大小以及基本电荷e的大小。

实验结果表明电子电荷是量子化的，并得到了精确的基本电荷大小，验证了电荷量子化假说的正确性。

密立根油滴实验报告实验题目：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。

『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：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235 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203 10.53 1.20e-18 8 1.50e-19 5.93%第2粒油滴结果 1.20e-18 8 1.50e-19 5.93%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233 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224 8.49 1.52e-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204 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206 9.91 1.30e-18 8 1.63e-19 1.84%第6粒油滴结果 1.30e-18 8 1.63e-19 1.84%本次实验最终结果: e=1.57e-19 误差=1.86% 首先油滴选择产生误差，选择合适的油滴很重要，油滴的选择太大，大的油滴虽然易观察，但是质量大，必然带必须很多的电荷才能取得平衡，而且下落的时间短，速度快，不易记录实验数据。