佛山科學技術學院
實
驗
報
告
課程名稱
近代物理實驗 1 1
實驗項目
密立根油滴實驗
專業班級
2 12 物理學（光電檢測）
姓
名
陳銘勝
學 學 號 號
2012284113
指導教師
李斌、朱星
成 成
績 績
日 期 2014 年
月
日 日
一、 實驗目的 1. 理解密立根油滴實驗測量基本電荷的原理和方法。
2. 驗證電荷的不連續性，并測量基本電荷的電量。
二、實驗儀器 OM98CCD 微機密立根油滴實驗儀 （ 主要由油滴盒、CCD 電視顯微鏡、電路箱和 22cm 監視器等組成）
）
三、實驗原理 一質量為 m、帶電量為 q 的油滴處于相距為 d 的二平行極板間，當平行極板未加電壓時，在忽略空氣浮力的情況下，油滴將受重力作用加速下降，由于空氣粘滯阻力與油滴運動速度 ? 成正比，油滴將受到粘滯阻力作用，又因空氣的懸浮和表面張力作用，油滴總是呈小球狀。根據斯托克斯定理粘滯阻力可表示為 ?? ? a f r 6 ? 式中：
a 為油滴半徑； ? 為空氣的粘滯系數。
當粘滯阻力與重力平衡時，油滴將以極限速度 υ d 勻速下降，如圖 1 所示。于是有 mg ad? ?? ? 6
(1)
油滴噴入油霧室，因與噴咀摩擦，一般會帶有 n 個基本電荷，則其帶電量 q=ne (n=1,2,3„)，當在平行極板上加上電壓 U 時，帶電油滴處在靜電場中，受到靜電場力 qE。當靜場電力與重力方向相反且使油滴加速上升時，油滴將受到向下的粘滯阻力。隨著上升速度的增加，粘滯阻力也增加。一旦粘滯阻力、重力與靜電力平衡時，油滴將以極限速度υ u 勻速上升，如圖 2 所示。因此有 dUq qE a mgd? ? ? ?? ? 6
(2)
由式（1）及式（2）可得 ???????? ??du duu uUdmg q
(3)
實驗報告內容 ：
一 . . 實驗目的
二 . . 實驗儀器（儀器名稱、型號、參數、編號 ）
三 . . 實驗原理（原理文字敘述和公式、原理圖）
四 . . 實驗 步驟
五、實驗數據和數據處理
六 . . 實驗結果
七 . . 分析討論 （ 實驗結果的誤差來源和減小誤差的方法、 實驗現象的分析、問題的討論 等）
八 . . 思考題
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設油滴密度為 ? ，其質量為
334a m ?? ?
(4)
由式（1）、（4），得油滴半徑 2129?????????gad???
(5)
考慮到油滴非常小，空氣已經不能看作是連續媒
質，所以其粘滯系數應修正為 pa b / 1?? ???
(6)
式中 a 因處于修正項中，不需要十分精確，按式（5）計算即可。
其中 b 為修正常數，p 為空氣壓強。實驗中使油滴上升和下降的距離均為 l ，分別測出油滴勻速上升時間ut和下降時間dt,則有 ,uutl? ?
ddtl? ?
(7)
將（4）、（5）、（6）、（7）式代入（3）式，可得 21231 1 11218????????????????? ???????????????d d ut t t Udpablgq??? 令
231218??????????????pablgdK??? 所以
211 1 1????????????????? ?d d ut t t UKq
(8)
式（8）是動態法測量油滴電荷的公式。
四、實驗步驟 1. 將密立根實驗儀器調水平， 使得儀器上水泡居中 2. 測量練習 （1）噴霧練習
（2）油滴選擇 （3）調節平衡
（4）計時練習
3. 正式測量 （ （1）用靜態法測量 （2）用動態法測量 五、實驗數據和數據處理
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六、實驗結果
七 、 分析討論 （實驗結果的誤差來源和減小誤差的方法、實驗現象的分析、問題的討論等）
注意事項：
1. 油霧噴霧器的油壺不可裝油太滿，否則噴出的是油注，而不是油霧。長期不作實驗時應將油液倒出，并將氣囊與金屬件分離保管好，以延長使用壽命。
2. 若顯示屏上看不到油滴（油滴盒中沒有油滴），有可能上電極“4”中心小孔堵塞，可用頭發清理。
3. 實驗過程中極性開關 K1 撥向任一極性后一般不要再動，使用最頻繁的是電壓調節開關 K2、平衡調節旋鈕 W 以及“計時/停”開關，操作一定要輕而穩，以保證油滴的正常運動。如在使用過程中發現高壓突然消失，只需關閉油滴儀電源半分鐘后再開機就可恢復正常。
誤差分析：
1.個別油滴質量選取太大，自由下落時間過短，導致計時誤差偏大。
2.靜態法測量時，油滴不能很好平衡在上方，下落時有初速度，故油滴質量偏大，增大 了誤差。
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