电子电荷的测定
密立根油滴法测定电子电荷
选十三 密立根油滴法测定电子电荷R ·A.密立根花了七年功夫（1909~1917）所做的测量微小油滴上所带电荷的工作，即著名的密立根油滴试验，是近代物理学发展史上最有重要意义的实验。
他证明了电荷的不连续性（即所有电荷都是基本电荷e 的整数倍），测得了基本电荷e ，即电子的电荷值。
e=v12（1.602+0.002）×10-10库仑。
一、目的要求应用密立根油滴法测定基本电荷。
具体要求：1． 验证电荷的不连续性原理。
2． 测定电子的电荷值e 。
3． 测出的电子电荷量e 与公认值比较，求出其正确度。
二、实验仪器密立根油滴仪、机时秒表、喷雾器、调焦针。
三、参考书目1．南京工学院等七所工科院校编《物理学》中册P.36—38。
2．F.W.SEARS 《大学物理学》第三册P.70—72。
3．保罗·A ·蒂普勒《近代物理基础及其应用》P.105—118。
4．哈尔滨工业大学主编《物理实验》（近代物理与综合部分）P.43—53。
四、实验原理用喷雾器将雾状油滴喷入相距为d 的水平放置的平行极板之间。
由于摩擦，油滴在喷射时一般都是带电的。
调解加在平行极板上电压V ，可使作用在某一油滴上的电场力与重力平衡，油滴静止在空中，如图1所示，此时有mg=q dV (1) 要从上式测出油滴带电量q ，还必须定出油滴质量m ；图1平行极板未加电压时，油滴在重力作用下加速下降，由于空气的粘滞阻力与油滴速度成正比，当到达某一速度v 时，阻力与重力平衡，油滴将均速下降，由斯托克斯定理可知： mg v a f r ==ηπ6 （2）其中η是空气粘滞系数，a 为油滴的半径。
设油滴密度为ρ则：ρπ334a m =（3） 由（2）、（3）两式得：gv a ρη29= （4） 对于半径小到10-6米的小球，油滴半径近于空气中孔隙的大小，空气介质不能再认为是均匀的，因而在应用对于均匀介质才适用的斯托克斯定律时，必须对空气粘滞系数作如下修正：a pb a ⋅+=ηη'b 为常数，p 为大气压强，用η代'η得到：a pb g v a ⋅+⋅=1129ρη (5)上式根号中的阿处于修正项中，不需十分精确，故它仍可用（4）式计算。
密立根油滴实验__电子电荷的测量（实验报告）
实验29 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。
【实验仪器】根据实验原理，实验仪器——密立根油滴仪，应包括水平放置的调平装置，照明装置，显微镜，电源，计时器（数字毫秒计），改变油滴带电量从q 变到q ’的装置，实验油，喷雾器等。
MOD －5 型密立根油滴仪的基本外形和具体结构如图0所示。
图0【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。
测量方法分述如下。
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：图1dVqqE 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。
根据斯托克斯定律，油滴匀速下降时：mg v a f g r ==ηπ6 （2）设油滴密度为ρ，油滴质量m 为：ρπ334a m = （3）则油滴半径为： gv a g ρη29=（4）实验中我们让油滴匀速下降距离l ，测得所需时间为t g ，考虑到空气粘滞系数对半径较小的油滴的修正后，可得油滴的质量为：ρρηπ2/3112934⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=pa b g v m g （5）其中修正常数b =6.17×10-6m /cmHg ，p 为大气压强，单位为cmHg ，而v g 则为gg t lv =（6） 则：V d pa b t l g q g 231218⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ηρπ （7） 上式是用平衡测量法测定油滴所带电量的理论公式。
电子电荷测定实验报告
电子电荷测定实验报告电子电荷测定实验报告引言：电子电荷测定是物理学中的一项重要实验，通过测量电子的电荷量，可以深入了解电子的性质和行为规律。
本实验旨在通过观察电子在电场中的运动轨迹，利用电场力与电子的质量和电荷量之间的关系，计算出电子的电荷量。
实验原理：电子电荷测定实验基于电场力与电子的质量和电荷量之间的关系。
根据库仑定律，两个电荷之间的作用力与它们之间的距离成反比。
当一个电子在电场中运动时，受到电场力的作用，其运动轨迹会发生偏转。
根据电场力的大小和方向，可以推断出电子的电荷量。
实验步骤：1. 准备实验装置：将一个平行板电容器放置在水平台上，其中一块平行板连接到正电极，另一块连接到负电极。
在电容器中间放置一个电子束发射装置，用于发射电子束。
2. 调整电场强度：通过调节电容器的电压，使得电场强度达到所需的数值。
记录下电场强度的数值。
3. 发射电子束：打开电子束发射装置，发射一束电子。
4. 观察电子轨迹：使用显微镜观察电子在电场中的运动轨迹，并记录下来。
5. 测量电子轨迹半径：使用尺子或显微镜测量电子轨迹的半径，并记录下来。
6. 计算电子电荷量：根据电场力与电子质量和电荷量之间的关系公式，计算出电子的电荷量。
实验结果与讨论：根据实验数据，我们可以得到电子轨迹半径与电场强度之间的关系。
通过绘制电子轨迹半径与电场强度的曲线，可以求得电子的电荷量。
在实验中，我们发现电子轨迹半径随电场强度的增加而增加。
这与我们的预期一致，因为电场力与电子电荷量成正比，电子轨迹半径的增加意味着电子的电荷量增加。
通过计算，我们得到了电子的电荷量为1.6×10^-19 库仑。
这个结果与已知的电子电荷量非常接近，验证了我们的实验方法的准确性。
结论：通过电子电荷测定实验，我们成功地测量了电子的电荷量，并得到了与已知数值相符的结果。
这个实验不仅帮助我们更深入地了解了电子的性质，还验证了电场力与电子质量和电荷量之间的关系。
电子电荷测定实验在物理学研究和应用中具有重要意义，对于电子学、电磁学等领域的发展起到了积极的推动作用。
测量电子电荷的电子电荷测量实验
测量电子电荷的电子电荷测量实验引言：电子电荷是物理学中重要的基本常数之一。
它的准确测量是物理学研究的基础，并且具有广泛的应用领域。
本文将详细介绍一种常用的测量电子电荷的实验方法，包括实验所涉及的物理定律、实验准备、实验过程及实验结果的应用等方面。
一、物理定律：1. 法拉第电解定律：法拉第电解定律是关于电解过程中电荷转移的定律，描述了通过电解质溶液的电导过程中，电荷的转移与电流之间的关系。
根据这一定律，电荷Q与通过电解质溶液的电流I成正比，即Q = I * t，其中，Q为电荷，I为电流，t为时间。
2. 库仑定律：库仑定律描述了电荷之间的相互作用力与它们之间的距离和电量大小的关系。
当两个电荷之间的距离r足够远时，这个力正比于两个电荷的乘积，反比于它们之间距离的平方。
即F = k * (q1 * q2) / r^2，其中，F为电荷之间的相互作用力，q1和q2为两个电荷，r为它们之间的距离，k为库仑常数。
二、实验准备：1. 实验器材：（1）电源：用于提供电流。
（2）导线：用于连接电源和其它实验器材。
（3）电流计：用于测量电流。
（4）电解槽：用于固定电解质溶液并进行电解实验。
（5）电压测量装置：用于测量电解槽上产生的电压。
2. 实验材料：（1）电解质溶液：可以使用硫酸铜溶液或者硫酸锌溶液等，根据实际需求选择不同的电解质溶液。
（2）同位素铜或锌：用于电解质溶液中的电极。
三、实验过程：1. 实验装置搭建：（1）将电解槽放置在电源的正负极之间，使之与电源形成闭合电路。
（2）将电流计接入电解槽电流的路径之中，用于测量电流。
（3）将两个同位素铜（或锌）电极分别插入电解槽中，并通过导线与电源连接。
2. 实验操作：（1）将适量的电解质溶液倒入电解槽中。
（2）调节电流源的电流值，使得电流计读数稳定在合适的范围。
（3）开始电解，记录实验开始时间t0。
（4）经过一段时间t，停止电解，记录此时的时间t1。
（5）根据法拉第电解定律，计算电荷Q = I * (t1 - t0)。
用密立根油滴实验测电子电荷
用密立根油滴实验测电子电荷实验背景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。
n 实验目的本实验的目的，是学习测量元电荷的方法，并训练物理实验时应有的严谨态度和坚韧不拔的科学精神。
n 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。
l 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vf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8.1.1-1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8.1.1-2所示，如果油滴以匀速vr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，vr，vf等物理量。
电子电荷的测量(密立根油滴实验)
实验５７电子电荷的测量（密立根油滴实验）由美国物理学家密立根（Ｍｉｌｌｉｋａｎ，Ｒ．Ａ．）完成的测量微小油滴上所带电荷的实验——油滴实验，是物理学发展史上具有重要意义的实验。
这一实验首次证明了电荷的不连续性，即任何带电体所带的电量都是基本电荷的整数倍，并精确测定了基本电荷ｅ＝1.60×10-19库仑。
电子电荷是物理学中基本常数之一，在理论和实际工作中都有重要意义，它的精确测定，为从实验上测定许多基本物理量提供了可能性。
密立根油滴实验设计精巧，设备简单，而实验结论却有不容置疑的说服力，因此这一实验历来被看做是物理实验的一个光辉典范。
密立根由于这一杰出工作和在光电效应方面的研究成果而荣获１９２３年诺贝尔物理奖。
【预习重点】（１）用油滴法测量电子电荷的原理。
（２）密立根油滴仪的结构原理和调节使用方法。
【仪器】密立根油滴仪（包括油滴盒、照明装置、显微镜、电源及油喷雾器）、电子停表。
ＭＯＤ—４型油滴仪简介如下。
ＭＯＤ—４型油滴仪结构如图５７—１所示。
油滴盒由两块经过精磨的平行极板、中间垫以胶木圆环组成，两平行极板的间距为ｄ。
胶木圆环上有进光孔（插导光棒）、观察孔（正对显微镜）和石英玻璃窗（旁边装有笔形汞灯）。
上电极板中央有一个直径为０.４ｍｍ的小孔，油滴从油雾室经此孔下落，进入油滴盒。
油滴盒可用调平螺丝调节水平并用水准器校验。
图５７—１油滴实验仪照明装置包括照明灯室和导光棒。
灯室中装一２.２Ｖ聚光小灯泡，通过调节小灯泡方向，可使油滴更为清晰明亮。
显微镜通过胶木圆环上的观察孔观察平行极板间的油滴。
显微镜目镜中装有分划板，其垂直方向的总刻度相当于视物中的３.００ｍｍ，用以测量油滴运动的距离ｌ。
电源共提供４种电压：２.２Ｖ照明小灯泡电压，５００Ｖ直流平衡电压，２５０Ｖ直流升降电压和笔形汞灯工作电压。
５００Ｖ直流平衡电压可连续调节，读数从电压表上读出，并由反向开关换向以改变上下电极板的极性。
开关置“＋”位置时，能使带正电的油滴与重力平衡，置“－”位置时，能平衡带负电的油滴，反向开关置“０”位置时，上下电极短路，极板间电场为零。
测量电子电荷的实验注意事项
测量电子电荷的实验注意事项电子电荷的测量是物理学实验中非常重要的一项实验，它有助于我们了解电子的基本性质和电磁学理论。
但是，在进行这个实验时，我们需要注意一些事项，以确保实验的准确性和安全性。
一、实验器材准备在进行电子电荷测量实验时，我们需要准备以下器材：1. 电子电荷测量仪器：包括电子束轨迹仪、电源、电压表、电荷量测量装置等。
2. 安全防护器材：如护目镜、实验手套、实验台布等，以确保实验人员的安全。
二、实验环境准备在进行电子电荷测量实验时，需要满足以下环境要求：1. 低压环境：为了避免电子与气体分子碰撞，应在真空或较低压力环境下进行实验。
2. 无干扰环境：实验室应尽可能避免电磁波干扰和外界噪声，以确保实验数据的准确性。
三、实验操作注意事项在进行电子电荷测量实验时，需要注意以下操作细节：1. 仪器校准：在实验开始前，应对电子电荷测量仪器进行校准，以确保测量结果的准确性。
2. 稳定电源：选择稳定的电源，并确保所选电压稳定输出，以准确控制电子束的能量。
3. 轨迹观测：观察电子束在电场或磁场中的轨迹，需要准确调整仪器参数，确保电子束轨迹清晰可见。
4. 数据记录：记录实验过程中的关键数据，如电压、电流、电子束轨迹等，以便后续数据分析和计算。
5. 多次测量：为了提高实验结果的可靠性，应进行多次测量，并取平均值作为最终结果。
6. 安全操作：在实验过程中，要注意安全事项，避免直接接触高压设备，以确保实验人员的人身安全。
四、数据处理与结果分析在完成电子电荷测量实验后，需要进行数据处理和结果分析，以获得电子电荷的准确值。
在进行数据处理时，应注意以下事项：1. 测量误差：分析测量误差来源，了解实验结果的可靠性和精确度。
2. 实验结果验证：通过与已知电子电荷值的比较，验证实验结果的准确性。
3. 讨论与结论：根据实验结果，结合理论知识进行讨论，得出相应结论并给出合理的解释。
结语电子电荷的测量是一项精密的实验，需要仔细的实验操作和准确的数据处理。
密立根油滴法测定电子电荷
滴的方法。
练习测量油滴运行的时间 任意选择几颗运动速度快慢不同的油滴，用计时器测出它
们下降一段距离所需要的时间，或者加上一定的电压，测出它们上升一段距离所需要的时
间，如此反复多练习几次，以掌握测量油滴运动时间的方法。
3. 正式测量
从式（6）可见，用平衡测量法实验时要测量的主要有两个量。一个是平衡电压 U，
的数值，这个整数就是油滴所带的基本电荷的数目 n。再用这个 n 去除以实验测得的电
量，即得电子电荷值 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，分析如
何选择合适的油滴作为你的测量对象，阐述你选择油滴的观点。对所选油滴跟踪测量，验
证电荷的不连续性并测定电子电荷值e。
观察思考
另一个是油滴匀速下降一段距离 l 所需要的时间 t。平衡电压必须经过仔细的调节，并将
油滴置于分划板上某条横线附近，以便准确判断出这颗油滴是否平衡了。
测量油滴匀速下降一段距离 l 所需的时间 t 时，为了在按动计时器时有所思想准备，
应先让它下降一段距离后再测量时间。选定测量的一段距离 l 应该在平行极板之间的中央
个最小电量 e，就是电子的电荷值
e= q n
式（6）和式（7）是用平衡法测量电子电荷的理论公式。
（7）
① fr = 6πrηv 即为斯托克斯公式，可参阅马文蔚《物理学》（第四版），上册。高等教育出版社，1999，
P48～49。 ①修正项中的油滴半径可以用式（4）近似计算。
2
实验仪器
密立根油滴仪包括油滴盒系统、
作电压选择开关放在“下落”位置。
2. 测量练习
练习控制油滴 在平行极板上加上平衡电压（约 250V），工作电压选择开关置“平
密立根测定电子电荷的实验
4、观察油滴旳布朗运动
七、思索题
• 若平行极板不水平，对测量有何影 响？
• 怎样选择合适旳油滴进行测量？ • 试验上怎样做才干确保油滴做匀速
运动？ • 怎样判断油滴所带电荷量旳变化？
八、参照文件
• likan，Phys.Rev. Vol.21(1923)483; Vol.22(1923)409
③对同一颗油滴应进行10～12次测 量，而且每次测量都要重新调整平衡电 压。假如油滴逐渐变得模糊，要微调测 量显微镜跟踪油滴，勿让油滴丢失。
④用一样措施分别对4～5颗油滴进 行测量，对MOD-5B型密立根油滴仪，也 可用变化油滴带电量旳方法，反复对同 一颗油滴进行试验，求得电子电荷e。
研究课题
2、动态非平衡测量法测电子电荷
密立根旳试验设备简朴而有 效，构思和措施巧妙而简洁，他 采用了宏观旳力学模式来研究微 观世界旳量子特征，所得数据精 确且成果稳定，不论在试验旳构 思还是在试验旳技巧上都堪称是 第一流旳，是一种著名旳有启发 性旳试验，因而被誉为试验物理 旳典范。
密立根（R. A. Millikan）
二、试验目旳
• 200C时旳大气压 pt=20℃ 1.0133105 Pa
• 修正系数
b 8. 22103 m Pa
②测量油滴运动旳时间
任意选择几颗运动速度快慢不同旳 油滴，用停表测出它们下降一段距离所 需要旳时间。或者加上一定旳电压，测 出它们上升一段距离所需要旳时间。如 此反复多练几次，以掌握测量油滴运动 时间旳措施。
③选择油滴
要做好本试验，很主要旳一点是选择合 适旳油滴。选旳油滴体积不能太大，太大旳 油滴虽然比较亮，但带旳电荷比较多，下降 速度也比较快，时间不轻易测精确。油滴也 不能选旳太小，太小则布朗运动明显。一般 选择平衡电压在200伏特以上，在20～30秒 时间内匀速下降2毫米旳油滴，其大小和带 电量都比较合适。
密立根油滴法测定电子电荷实验报告
密立根油滴法测定电子电荷实验报告密立根油滴法测定电子电荷实验报告引言：密立根油滴法是一种重要的物理实验方法，用于测定电子电荷的大小。
本实验旨在通过密立根油滴法，探究电子电荷的本质和数值，并了解该实验方法的原理和步骤。
一、实验原理密立根油滴法是根据油滴在电场中受到电力平衡的原理，通过测量油滴的运动参数，计算出电子电荷的大小。
实验中使用的仪器主要有油滴室、显微镜、电源和气雾发生器。
二、实验步骤1. 实验前准备：将油滴室清洗干净，并保持干燥。
调整显微镜，使其对焦清晰。
连接电源和气雾发生器，确保电源电压和气雾发生器的操作正常。
2. 滴油滴：使用滴管从油滴瓶中取出一滴油滴，轻轻滴在油滴室的孔口处。
3. 施加电场：调节电源电压，使油滴在电场中受到向上的电力。
观察油滴的运动情况，如果油滴向上运动，则减小电压；如果油滴向下运动，则增加电压。
直到油滴保持在一个稳定的位置，不上不下。
4. 记录数据：使用显微镜观察油滴的运动，并记录下油滴的直径、升降时间和电压大小。
5. 重复实验：重复上述步骤，取多个油滴的数据，以提高实验的准确性。
6. 数据处理：根据油滴的直径、升降时间和电压大小，利用公式计算出电子电荷的大小。
三、实验结果与分析通过多次实验得到的数据，计算出电子电荷的平均值为1.6×10^-19库仑。
这个数值与已知的电子电荷的数值非常接近，验证了密立根油滴法的准确性和可靠性。
实验中可能存在的误差主要来自于油滴的不规则形状和电场的非均匀性。
为了减小误差，我们可以增加实验次数，取更多的数据进行平均，同时注意调整电场的均匀性。
四、实验应用密立根油滴法不仅可以用于测定电子电荷的大小，还可以用于研究其他微小粒子的性质。
例如，通过测定金粒的电荷大小，可以研究金的微观结构和性质。
此外，密立根油滴法还可以用于测定空气中微粒的电荷，从而研究大气污染和环境保护等问题。
结论：通过密立根油滴法的实验，我们成功测定了电子电荷的大小，并验证了该实验方法的准确性和可靠性。
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3 2
（4） ）
上式就是用静态平衡法测定油滴所带电荷的理论公式。 上式就是用静态平衡法测定油滴所带电荷的理论公式。
实验内容与步骤： 实验内容与步骤：
测定油滴所带电荷量，验证电荷的“量子化” 测定油滴所带电荷量，验证电荷的“量子化”；计算电子 电 荷 e 值， 并与公认值比较 。 1、仪器调整 、 （1）油滴盒水平调节。 ）油滴盒水平调节。 （2）显微筒前端和底座前端对齐。 ）显微筒前端和底座前端对齐。 （3）喷雾，要求观察到清晰可见的油滴。 ）喷雾，要求观察到清晰可见的油滴。 2、测量练习 、 （1）练习控制油滴。 ）练习控制油滴。 （2）练习测量油滴运动的时间，即测量速度。 ）练习测量油滴运动的时间，即测量速度。 （3）练习选择油滴。 ）练习选择油滴。 平衡电压约200～300V左右。 左右。 ①平衡电压约 ～ 左右 油滴匀速下降时间约10～ 左右 左右。 ②油滴匀速下降时间约 ～25s左右。
左右。 ③目视油滴直径在0.5～1mm左右。 目视油滴直径在 ～ 左右 油滴运动距离取L＝ 比较合适。 ④油滴运动距离取 ＝1.5mm比较合适。 比较合适
3、正式测量 、
用平衡测量法实验时要测量两个量： 用平衡测量法实验时要测量两个量： （1）一个是平衡电压V； ）一个是平衡电压 ； （2）一个是油滴匀速下降一段距离 所需要的时间 t 。 ）一个是油滴匀速下降一段距离l 由于有涨落，对同一颗油滴必须进行6～ 次测量 次测量。 由于有涨落，对同一颗油滴必须进行 ～10次测量。同 时还应该对不同的油滴（不少于5个 进行反复测量。 时还应该对不同的油滴（不少于 个）进行反复测量。这样才 能验证不同油滴所携带的电荷是否是基本电荷， 能验证不同油滴所携带的电荷是否是基本电荷，即电子电荷 的整数倍。 的整数倍。
d qn = ne = mg Un
式中， 则是一个不变的值。 式中， = ±1±2,⋯ 而e 则是一个不变的值。 n , ⋯
对于不同的油滴，可以发现有同样的规律， 对于不同的油滴，可以发现有同样的规律， 而且e值是 的最大公约数， 而且 值是q1，q2……qn的最大公约数，这就证 值是 明了电荷的不连续性， 明了电荷的不连续性，并存在着最小的电荷单 位，即电子的电荷值e。 即电子的电荷值 。
实验原理： 实验原理：
1、基本原理 、 用喷雾器将油喷入两块相距为d 用喷雾器将油喷入两块相距为 的水平放置的平行极板 之间，油在喷射时由于摩擦，一般都是带电的。 之间，油在喷射时由于摩擦，一般都是带电的。设油滴的质量 为m，所带电量为 ，两极板间所加的电压为 ，则油滴在平行 ，所带电量为q，两极板间所加的电压为V， 极板间将同时受到两个力的作用，一个是重力mg 极板间将同时受到两个力的作用，一个是重力 ，一个是静电 所示。 力qE，两力方向如图 ，两力方向如图22--1所示。如果调节两极板间的电压，可 所示 如果调节两极板间的电压， 使两力达到平衡， 使两力达到平衡，此时
注意事项： 注意事项：
1、对选定油滴进行跟踪测量时，如油滴的像变的模糊， 、对选定油滴进行跟踪测量时，如油滴的像变的模糊， 应随时将显微镜微调。 应随时将显微镜微调。 2、考虑到平衡电压太小时，结果不易精确，平衡电压应 、考虑到平衡电压太小时，结果不易精确， 选取150～250V为宜。 为宜。 选取 ～ 为宜
大学物理实验教案
电子电荷的测定
密立根油滴法测定电子电荷
——CCD电子显示技术的应用 CCD电子显示技术的应用 CCD
由于电在科学技术上的广泛应用及物质的电结构理论的 发展，促使人们对电的本质作更深入的研究。 发展，促使人们对电的本质作更深入的研究。 美国物理学教授密立根于1907年开始，经历七年时间， 年开始， 美国物理学教授密立根于 年开始 经历七年时间， 用油滴法直接证实了“ 的不连续性， 用油滴法直接证实了“电”的不连续性，并用实验方法直接 测量了电子的电荷值，并令人信服的揭示了电子的量力本性。 测量了电子的电荷值，并令人信服的揭示了电子的量力本性。 这就是著名的密立根油滴实验， 这就是著名的密立根油滴实验，它是近代物理学发展中具有 重要意义的实验。密立根等获1923年诺贝尔物理学奖。 年诺贝尔物理学奖。 重要意义的实验。密立根等获 年诺贝尔物理学奖 本实验采用一种比较简单的方法来测量电子的电荷量。 本实验采用一种比较简单的方法来测量电子的电荷量。 由于实验时喷出的油滴非常微小，它的半径约10 ， 由于实验时喷出的油滴非常微小，它的半径约 -6m，质量 约10-15Kg，这就需要严格，认真地进行实验，才能得到比较 ，这就需要严格，认真地进行实验， 好的实验结果。 好的实验结果。
仪器介绍： 仪器介绍：
密立根油滴实验仪
电源开关
显微镜
上、下
电极
CCD
落油孔
K1
K2
K3
平衡电压
分化板: 分化板
.
+ 200V
00.00s
密里根油滴实验数据表格（平衡测量法） 密里根油滴实验数据表格（平衡测量法）
No
Trial
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
4 3 m= πa ρ 3
3、匀速下降速度 vg的测定 、
（2） ）
L vg = t
（3） ）
4、理论计算公式 、
d 18π ηL q= 2ρg t (1+ b ) V g pa
3 2
实验发现，对于同一颗油滴， 实验发现，对于同一颗油滴，如果我们改变它所带 的电量， 的电量，则能够使油滴达到平衡的电压必须是某些特定 的值U 这就表示与它相对应的电量是不连续的， 的值 n，这就表示与它相对应的电量是不连续的，即
实验目的： 实验目的： 1、通过密立根油滴实验来验证电荷的 、 “量子化”，即电量是不连续的，而是基 量子化” 即电量是不连续的， 本电荷的整数倍。 本电荷的整数倍。 2、用平衡测量法测定电子的电荷量e。 、用平衡测量法测定电子的电荷量 。 3、培养学生严肃认真的科学态度和一 、 丝不苟的工作作风。 丝不苟的工作作风。
V (v)
t (s)
×10−19 (c)
q
n
e ×10 (c)
−19
e
1
2
3
4均值 总平均值:
e = ____(c)
e测 − e公 e公 *100% =__________ % __
2. 平均相对误差 E = 平均相对误差:
参考资料
1、实验室提供的仪器说明书。 、实验室提供的仪器说明书。 2、参考 应用技术方面的材料。 、参考CCD应用技术方面的材料。 应用技术方面的材料
fr
d
.
qE V mg
.
Vg mg
图22--1 实验原理图
油滴受力图
V m = qE = q g d
固有
q=m g
d V
（1） ）
可见测出了V 可见测出了 、d、m，即可知道油滴的带电量 。由于 ，即可知道油滴的带电量q 由于m 很小，必须采用特殊的方法才能加以测定。 很小，必须采用特殊的方法才能加以测定。 2、油滴质量m 的测定 、油滴质量