(完整word版)密立根油滴实验
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实验报告密立根油滴实验是由美国物理学家罗伯特·密立根于1909年提出并完成的，这个实验是基于油滴在电场中的运动规律，为我们揭示了电子的基本性质和电荷的量子化现象。
在这个实验中，密立根利用了油滴的运动和电荷之间的相互作用，精确地测量了电子的电荷量。
实验装置主要由一个封闭的金属容器构成，容器内部有一小孔，通过这个小孔可以将油滴喷入容器内。
容器内有两块平行的金属板，分别被连接到电源的正负极上，形成一个均匀的电场。
在容器上方，有一个显微镜，用于观察油滴在电场中的运动。
首先，我们需要将油滴喷入容器内，并等待油滴稳定地悬浮在容器内。
然后，我们通过调节电场的强度，使油滴在电场中保持平衡。
这时，油滴会受到电场力和重力的竞争，如果电场力和重力相等，油滴就会保持悬浮状态。
接下来，我们通过观察油滴在电场中的运动，来测量电子的电荷量。
我们会发现，油滴在电场中会上下运动，这是因为电场力和重力的作用。
通过测量油滴的运动速度和加速度，我们可以得到电场力和重力之间的关系。
在实验中，我们还需要测量油滴的质量。
这可以通过观察油滴在电场中的运动，并结合油滴在空气中的终端速度来计算。
终端速度是指油滴在空气中受到空气阻力与重力平衡时的速度。
通过测量终端速度和空气阻力的关系，我们可以计算出油滴的质量。
通过测量油滴的质量和电场力与重力之间的关系，我们可以得到电子的电荷量。
实验中，我们会发现电子的电荷量是一个固定的值，即1.6×10^-19库仑。
这个发现揭示了电子的电荷是量子化的，即电荷的最小单位是电子的电荷量。
密立根油滴实验的结果对于我们理解电子的性质和电荷的量子化现象具有重要意义。
它不仅证实了电子的电荷是量子化的，也为后来的原子物理研究提供了重要的实验依据。
实验结果还揭示了电子的质量与电荷之间的比值，为后来的质谱仪和质谱分析提供了基础。
总之，密立根油滴实验是一项重要的实验，它通过观察油滴在电场中的运动，精确地测量了电子的电荷量。
密立根油滴实验实验步骤
密立根油滴实验实验步骤
密立根油滴实验步骤：
1、将仪器接入220伏交流电源，高压电源调节到0位置处，旋开油滴室盖子，利用调平螺钉将油滴室内的平行板电容器板面调节水平。
2、调节显微镜目镜，使分划板刻线明显清晰。
将大头针插入上板小孔中，调节光源角度。
3、用喷雾器将油滴喷入油滴室内，从显微镜中观察油滴运动情况。
4、记录油滴n次下落一定的距离L以及所经历的总时间t，记录油滴n次上升同一距离L，所经历的总时间T。
5、用油滴所通过的总距离nL分别除以总时间t及T就得出油滴所带的电量q。
6、按照上述方法选取6到10个不同的油滴进行测量，计算它们各自所带量即可。
大学物理实验报告系列之密立根油滴实验
（5.8-7）
式中，修正常数 ， 为空气压强。
实验时取油滴匀速上升和匀速下降的距离相等，均为 ，测出油滴匀速下降的时间为，匀速上升的时间为，则。
， （5.8-8）
把（5.8-8）和（5.8-7）代入到（5.8-4）中，得到油滴所带电量的表述式：
（5.8-2）
在两极板之间加电压为 后，三力达到平衡，油滴作匀速运动，此时的速度写为 ，则有
（5.8-3）
联立求解以上二式，可得到
（5.8-4）
由于表面张力和空气悬浮的原因，油滴总是呈小球状。设油的密度为 ，油滴的质量克表示为
（5.8-5）
有（5.8-2）和（5.8-5）式可得油滴的半径：
（5.8-6）
【实验名称】密立根油滴实验
【实验目的】
1．了解密立根油滴实验仪的结构以及利用油滴测定电子电荷的设计思想和方法。
2．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。
【实验仪器】
MOD-5型密立根油滴仪
【实验原理】
1．测量原理
利用油滴测量电子电荷的基本思想是：带电油滴在电场、重力场以及空气阻力的共同作用下，将静止或作匀速运动，通过测量所加电场的电压和匀速运动的速度，从而测出带电油滴所带电量。进而测量不同的油滴所带电量，由测量的数据可以发现油滴的电量是不连续的，并存在最大公约数，这个最大公约数也就是基本电荷，即电子所带电量。
（5.8-9）
调节平板间的电压，使油滴静止下来，则有 ， ，则上式简化为
（5.8-10）
【实验内容】
静态法测量。选好一颗适当的油滴，加平衡电压，使之基本不动。加升降电压，让油滴缓慢移动至视场上方某一刻度线上，记下平衡电压。去掉平衡电压，油滴开始加速下降，当达到匀速时开始计时，记下此时下降的距离和时间。要求对每一颗油滴测量5～8次，并选择至少5颗不同的油滴进行测量。使用公式（5.8-10）计油滴的电荷。
密立根油滴实验的实验内容和步骤
密立根油滴实验的实验内容和步骤嘿，咱今儿就来说说这密立根油滴实验哈！这实验可有意思着呢！先来说说实验要准备些啥。
你得有个密立根油滴仪吧，这就好比战士上战场得有把趁手的兵器呀！然后还得有油，这油就像是子弹，没它可不行。
实验开始啦！第一步呢，就是要把油滴喷到仪器里面去。
你想想看，就像天女散花一样，那些小小的油滴就飘进去啦。
然后呢，打开灯光，哇，这时候就能看到那些油滴啦，就像夜空中的小星星似的。
接下来，就要调节电压啦。
这电压就像是给油滴施魔法一样，能让它们乖乖听话。
通过调节电压，让油滴能在你眼皮子底下慢悠悠地飘着，嘿，是不是很神奇？然后呢，你得仔细观察这些油滴的运动。
它们有时候快，有时候慢，就跟小朋友跑步似的，有的跑得快，有的跑得慢。
你得盯着它们，记录下它们的各种状态。
再然后呀，根据这些观察和记录，你就能算出好多重要的数据啦。
这就好比你解一道很难很难的数学题，得一步步来，不能着急。
你说这实验像不像一场奇妙的冒险？每一步都充满了未知和惊喜。
在这个过程中，你就像是一个探险家，一点点地去揭开那些神秘的面纱。
咱再想想啊，要是没有这个实验，那我们对电荷这些东西的了解能有这么清楚吗？肯定不能呀！所以说，这个实验可重要了呢。
做这个实验可不能马虎，得认真仔细，就像绣花一样。
一个小细节没注意到，可能结果就全错啦。
这就跟你走路似的，一步走错，可能就走到岔路上去了。
而且啊，做实验的时候要有耐心。
有时候可能一次两次都做不成功，但你不能放弃呀，得继续努力。
就像爬山一样，可能爬得气喘吁吁，但只要坚持，就能爬到山顶看到美丽的风景。
哎呀，说了这么多，总之呢，密立根油滴实验真的很有趣，也很有意义。
它让我们对这个奇妙的物理世界有了更深的了解。
大家要是有机会，一定要亲自去试试这个实验呀，保证让你大开眼界！这就是密立根油滴实验的实验内容和步骤啦，是不是挺有意思的呀！。
密立根油滴实验步骤及注意事项
密立根油滴实验步骤及注意事项实验步骤：1.准备工作：将实验室的温度、湿度等环境因素控制在稳定的范围内，确保实验的准确性。
2.准备实验装置：将实验仪器组装好，主要包括一个加热器、一个精确的密度计、一台显微镜和一台高压稳压电源。
3.准备实验样品：将一滴精细的油滴滴在一个测量盘上，注意要使用纯度较高的油，如硅油，以减小其他因素对实验结果的影响。
4.加热油滴：用加热器对测量盘进行加热，使油滴蒸发，直至油滴表面不再明显晃动。
5.设置电场：将高压稳压电源连接到测量盘上，在测量盘上产生一个均匀电场。
可以通过调节电压以及电极间距来改变电场强度。
6.观察油滴的运动：用显微镜观察油滴在电场中的运动轨迹，记录其运动轨迹的变化。
可以通过放大器对油滴进行放大观察，以提高测量的精确度。
7.测量：根据油滴在电场中的运动轨迹，通过计算油滴的质量、电场强度等参数，得到电子的电荷量。
注意事项：1.实验环境要保持稳定，因为温度、湿度等因素会对实验结果产生较大的影响，因此要尽量在恒温恒湿的实验室条件下进行。
2.实验仪器的准确性要求较高，特别是显微镜和高压稳压电源。
确保实验所使用的仪器仪表的准确性和可靠性。
3.油滴要尽量选择纯度较高的油，以减小油滴表面的污染对实验结果的影响。
4.在加热油滴时，要适当控制加热的时间和温度，以免过度加热导致油滴破裂或油滴表面的蒸发速度过快。
5.在观察油滴的运动时，要注意尽量减小外界的振动和干扰，使实验结果更加准确可靠。
6.在测量过程中，要严格按照实验仪器的使用说明进行操作，确保实验操作的准确性。
7.进行数据处理时，要充分考虑各种因素对实验结果的影响，进行适当的误差分析和数据处理，得出最终的实验结果。
密立根油滴实验通过测量油滴在电场中的运动来测定电子的电荷量，为电子学、原子物理学的重要实验之一、实验步骤要严格按照规定进行，注意实验环境的稳定性和实验仪器的准确性，同时还要注意对油滴进行合适的加热和观察处理，以确保实验结果的准确性和可靠性。
密立根油滴实验_(完成稿)讲解
2、 “最大公约数法”进行数据处理
此法需要大量的油滴数据，计算出各油滴的 电荷后，求它们的最大公约数，即为基本电荷e值。 此法是在不知道单位电荷的公认值的前提下，从 对实验数据的处理中获得单位电荷的实验值。这 样比较符合研究物理实验的规律，而且此法在理 论上容易让学生接受。然而在实际处理中是件比 较困难的事，第一必须测量大量的油滴数据，第 二必须具备较好的数学功底，所以在实验中不易 实现。
油雾室
平衡水泡
极板电压 转换开关
提升、平 衡、下降 转换开关
ccd CCD物镜
平衡电压 调节 计时键
联动键
正负极板 喷雾器
物镜平动 旋钮
显示器
垂直显示调节 水平显示调节
电压显示 计时显示
亮度调节 开关
对比度调节
五、实验步骤
1. 调整仪器
调仪器底部左右两只调平螺丝，使水准泡指示水平，这时 平行极板处于水平位置。（不要接通电源时调节）
重复上述过程5次，分别记录平衡电压 V 和匀速 下降时间 tg 。
注意：每次测量都需检查平衡电压， 分别记下不同的平行板电压值。
六、数据记录及处理
(1) 数据处理方法： 已知： 油的密度 ρ = 981 kg/m3 重力加速度 g = 9.797 m / s2 空气的粘滞系数 η = 1.83×10-5 kg /m·s 油滴下降距离 l = 2.00×10-3 m 常数 b = 8.22×10-3m·Pa 大气压 P = 1.013×105Pa 平行极板距离 d = 5.00×10-3 m
密立根油滴实验
——基本电荷测定
Bobert Andrew Millikan
太原理工大学物理实验中心
密立根油滴实验
密 立 根 油 滴 实 验一、实验目的1．了解CCD 图像传感器的原理与应用，学习电视显微测量方法。
2．利用电视显微密立根油滴仪验证电量的量子性，测量电子电荷。
二、实验仪器密立根油滴仪三、实验原理（一）实验仪器：CCD 微机密立根油滴仪、监视器CCD 微机密立根油滴仪主要由油滴盒、CCD 电视显微镜、电路箱、监视器等组成。
1、 油滴箱上下电极直接用平板垫在胶木圆环上，在上电极板中心有一个0.4mm 的油雾落入孔，在胶木圆环上开有显微镜观察孔、照明孔和一个备用孔为采用紫外线等手段改变油滴带电量时启用。
在油滴盒外套有防风罩，罩上放置一个可取下的油雾杯，杯底中心有一个落油孔及一个档片，用来开关落油孔。
2、 电路箱电路箱体内装有高压产生、测量显示等电路。
底部装有三只调平手轮，面板结构见图。
由测量显示电路产生电子分划板刻度，是8×3结构，垂直线视场为2mm ，分8个格，每格值为0.25mm 。
在面板上有两只控制平行极板电压的三档开关，K 1控制上极板电压的极性，K 2控制极板上电压的大小。
当K 2处于中间位置即“平衡”档时，可用电位器调节平衡电压；打向“提升”档时，自动在平衡电压的基础上增加200~300V 的提升电压；打向“0V ”档时，极板上电压为0V 。
K 2的“平衡”、“0V ”档与计时器的“计时／停”是联动的。
在K 2由“平衡”打向“0V ”，油滴开始匀速下落的同时开始计时，油滴下落到预定距离时，迅速将K 2由“0V ”打向“平衡”档，油滴停止下落的同时停止计时。
这样，在屏幕上显示的是油滴实际的运动距离及对应的时间。
由于空气阻力的存在，油滴是先经一段变速运动然后进入匀速运动的。
但这变速运动时间非常短，小于0.01秒，与计时器精度相当。
所以可以看作当油滴自静止开始运动时，油滴是立即作匀速运动的，运动的油滴突然加上原平衡电压时，将立即静止下来。
（二）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，平行极板未加电压时，油滴受重力和空气阻力作用，加速下落一段后匀速下落。
密立根油滴实验报告
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。
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(2）如用平衡法，同样应改变它的电量或挑选别的油滴继续测量．同样应有目的地挑选油滴，注意记下P、T.
直流高压稳压电源会同外部接线，既可以调节板间电压的大小，又可以使二板短接，从而使板间场强一定为0．有的还可以改变二板极性，从而对带正电的油滴也能方便地测量．显微镜内至少应有二根水平的叉丝，物镜的焦距较长，焦深也就较大，避免油滴微微有一点前后位移就看不清楚。
【实验步骤】
注意:实验时应安全用电和安全使用射线装置．
2．练习控制油滴和测量
为了测量不致于手忙脚乱而中途失败，先要进行练习：
(1）接通油滴仪电源．
(2）练习控制油滴．喷人少量油雾后，关闭小孔进行观察，利用手动或脚踏开关，一会儿加上电压，一会儿又撤去电压，从中选择一个视上升和视下降速度都适中的油滴进行练习．由加上或撤去电压的操作，做到让该油滴在二叉丝间，要它下就下，要它上就上，做到得心应手才好．注意不要让油滴离开二叉丝的外侧太远，不然就会粘到板上而消失．
图1.3.2是油滴仪的剖面示意图，二块表面光滑的金属圆盘（4和6)，用一厚度均匀的绝缘垫圈垫开成空气平行板电容器．在垫圈圆周的适当位置，分别开有照明窗口（5）和观测窗口（7）以及射线进入窗口等．照明窗口供外部照明灯光进人以照亮电容器内部的空间．观测窗口供显微镜观测板间油滴的运动．射线进人窗口供X射线、紫外线之类的射线进人，使电容器内的少量空气电离，以便改变油滴所带的电量．有的仪器在垫圈边沿放置了放射源，拨开挡片就可以让射线辐照板间空气．电容器的上板（4）中心钻有小孔，上板的上方有二块金属板，一块固定不动，一块可以滑动，中心也钻有小孔（2)，推拉滑动板（10)，可使二板的小孔对齐或错开，这样既能让油滴便于进人电容器内，又能使电容器内的空气同外部空气隔开，避免外部空气的流动引起电容器内的空气也流动，破坏前面讨论的油滴简单受力产生的有规则运动．为了更好地防风，电容器放置在防风罩（3）之内．防风罩上侧开有喷油口（9)，油雾从喷口喷人油雾室（l）后，通过小孔（2）就可以进人电容器内．防风罩固定在底座（11）上，底座下有水平调节螺旋，可以调节它使电容器处于水平状态。
(7）调好后观察到仪器内的现象．用喷雾器从喷油口向内急速喷人少量油雾（不要连续几下大量喷雾，不然小孔会被油堵塞）并及时从显微镜中观察，可看到：刚喷雾时，因大量油滴对光的散射，板间亮度明显增大；几秒钟后，因大部分油滴已落去，板间散射光的油滴减少，板间变暗，这时看到的二板空间，很像是点点繁星的夜空，但和夜空又有不同，因油滴在下落，显微镜成的是倒像，看到的“星星”在不断向上移动，特别注意“星星”是在动的．这说明油滴仪已调整良好．
(3）练习测量．能顺利控制油滴后就可练习测量．若用动态法，可先选一个较慢的油滴，一边控制住它，一边启动秒表，测量它通过那二根水平叉丝间的距离所用的时间Tg、Te ,注意：不必测完Tg立即就测Te,只要控制住它使它仍在你的视场之内就行，待你准备好了后再测行．你应该利用它做较慢的那种运动的期间去读表记录，以便回头还能再看到它并控制它．对它测了若干次后，最好停下来计算一下q，使你往后选择油滴更有目的．对较快的油滴也应练习一下．测量中如发现油滴逐渐变模糊，可用显微镜稍微调焦。
1.通过对带电油滴在重力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.通过实验对仪器的调整，油滴的选择耐心的跟踪和测量以及数据的处理等，培养严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。
【实验使用仪器与材料】
主要设备为油滴仪，其他设备有直流高压稳压电源、放射线装置、显微镜、照明灯、秒表、喷雾器等．
(5）仔细对显微镜调焦．推动滑板使它的小孔与电容器上板的小孔对齐，把比如细竹签之类的调焦针，从小孔中插到电容器内部，再一边从显微镜内观察，一边调节显微镜至窗口的距离，直到看清楚调焦针，根据针像二端的位置，调节显微镜的上下位置，使镜轴大致通过板间中心．
(6）仔细调节照明灯光．细调灯光俯仰，使针像上下一样亮，调节侧照程度，使针像边缘尽可能亮而背景尽可能暗，这对能否清楚看到油滴很重要．调好后拔出调焦针，盖上仪器顶盖．
若用平衡法，测了Tg之后加上电压，把油滴引导到镜尺中央附近后，再调节电压v，使油滴悬浮在镜尺某一位置几乎不动，记下Tg和V．然后撤去电压，再测气，再测v，重复若干次后就可停下来计算q。
3．正式测量
喷人油雾后，通过加V撤V，选择出一粒中意油滴．该油滴经几次受控上下运动，待其他油滴因不同步而消失后，就可对之测量．
广州大学学生实验报告
院（系）名称
班别
姓名
专业名称
学号
实验课程名称
实验项目名称
实验时间
实验地点
实验成绩
指导老师签名
内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果与分析、实验心得
【实验目的】
密立根因测出电子电量及其他方面的贡献，荣获1923年度诺贝尔物理奖．从他的成功过程可看出，在科学探索中，只要具备了基本条件，思想方法正确，百折不挠地干下去，认识就能不断深化，并能最终获得成功。本实验的目的，是通过亲自验证电荷的颗粒性，并在测定电子电量。的过程中，学习密立根的物理思想、实验技术和坚韧不拔的科研精神。
【实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）】
第一组数据：
电压V（伏）424418421421409
油滴仪的调整
(l）检查电路．检查接线正确后，接通电源让直流高压稳压器预热，但暂不跟电容器接通．
(2）调整电容器水平．拿下油滴仪顶盖（8)，调节底座螺旋，使水准器显示电容器水平．
(3）粗调照明灯光．调节灯具使灯光从前侧照明窗口水平照向板间中心．
(4）粗调显微镜．调节显微镜使镜轴水平，并正对观测窗口，调节目镜使叉丝清楚，并使二根叉丝水平．