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）：
| 仪器名称 | 型号规格 | 生产厂家 | 仪器编号 |
| 密立根油滴仪 | MOD-5 | 南京培中科技开发研究所 | 油A-07 |
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
油滴编号
| 次数 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | ||||||
| U/V | t/s | U/V | t/s | U/V | t/s | U/V | t/s | U/V | t/s | U/V | t/s | |
| 1 | 341 | 23.9 | 173 | 32.3 | 281 | 26.1 | 234 | 22.6 | 287 | 39.8 | 323 | 45.6 |
| 2 | 340 | 24.0 | 174 | 30.6 | 282 | 26.2 | 235 | 21.6 | 288 | 39.7 | 323 | 46.1 |
| 3 | 338 | 24.1 | 174 | 31.2 | 282 | 25.9 | 234 | 22.1 | 287 | 40.0 | 322 | 45.8 |
| 4 | 339 | 23.9 | 173 | 31.4 | 281 | 26.0 | 234 | 22.4 | 286 | 39.8 | 321 | 46.0 |
| 5 | 340 | 24.1 | 174 | 32.1 | 282 | 26.3 | 236 | 22.8 | 286 | 40.2 | 322 | 46.2 |
| 6 | 338 | 23.8 | 173 | 31.8 | 283 | 26.1 | 235 | 22.3 | 288 | 39.7 | 323 | 45.9 |
| 平均值 | 339 | 24.0 | 174 | 31.6 | 282 | 26.1 | 235 | 22.3 | 287 | 39.9 | 322 | 46.0 |
油滴
编号
数据
| 处理 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# |
| q/(10-19c) | 3.10 | 3.54 | 3.29 | 4.96 | 1.656 | 1.78 |
| q/e | 1.94 | 2.188 | 2.06 | 3.10 | 1.035 | 1.13 |
| 取整n | 2 | 2 | 2 | 3 | 1 | 1 |
| 测量值e (10-19c) | 1.55 | 1.77 | 1.5 | 1.653 | 1.656 | 1.78 |
| 3.10 | 10.63 | 3.44 | 3.31 | 3.50 | 11.25 | |
| 对实验结果的分析 | 在实验误差允许范围内，可知各油滴所带电荷量都约为1.6*10-19C的整数倍，且不连续分布。 | |||||
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 ……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fr与重力mg平衡，即fr=6πrηv=mg……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 ……
故由得： ……
密立根在当年的实验中发现，斯托克斯公式fr=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，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 ……
将式代入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。仪器预热十分钟，将油从油雾室旁的喷雾口喷入（喷一次即可），微调测量显微镜的调焦手轮，使视场中出现大量清晰的油滴。
2、练习测量：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（平衡）挡，驱走不需要的练习控制油滴，直到剩下几颗缓慢运动的油滴为止。注视其中的某一颗油滴，仔细调节平衡电压，使这颗油滴静止不动。然后去掉平衡电压，让它自由下降，下降一段距离后再加上“提升”电压，使油滴上升。如此反复多次地进行练习，以掌握控制油滴的方法。
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。
3. 正式测量：在视场分划板的部分选定测量的一段距离l，对同一颗油滴应进行6次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压。用同样方法分别对6颗油滴进行测量。
4. 数据处理
本实验中 。
为了证明电荷的不连续性，并得到基本电荷值e，应对实验测得的各油滴的电量q求最大公约数，即基本电荷值e。本次实验采用倒过来验证的办法进行数据处理，即用公认的电子电荷值e = 1.60×10-19C去除以实验测得的电量q，得到一个接近于某个整数的数值，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，即电子电荷值e。
三、实验数据及分析
油滴编号
| 次数 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | ||||||
| U/V | t/s | U/V | t/s | U/V | t/s | U/V | t/s | U/V | t/s | U/V | t/s | |
| 1 | 341 | 23.9 | 173 | 32.3 | 281 | 26.1 | 234 | 22.6 | 287 | 39.8 | 323 | 45.6 |
| 2 | 340 | 24.0 | 174 | 30.6 | 282 | 26.2 | 235 | 21.6 | 288 | 39.7 | 323 | 46.1 |
| 3 | 338 | 24.1 | 174 | 31.2 | 282 | 25.9 | 234 | 22.1 | 287 | 40.0 | 322 | 45.8 |
| 4 | 339 | 23.9 | 173 | 31.4 | 281 | 26.0 | 234 | 22.4 | 286 | 39.8 | 321 | 46.0 |
| 5 | 340 | 24.1 | 174 | 32.1 | 282 | 26.3 | 236 | 22.8 | 286 | 40.2 | 322 | 46.2 |
| 6 | 338 | 23.8 | 173 | 31.8 | 283 | 26.1 | 235 | 22.3 | 288 | 39.7 | 323 | 45.9 |
| 平均值 | 339 | 24.0 | 174 | 31.6 | 282 | 26.1 | 235 | 22.3 | 287 | 39.9 | 322 | 46.0 |
油滴
编号
数据
| 处理 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# |
| q/(10-19c) | 3.10 | 3.54 | 3.29 | 4.96 | 1.656 | 1.78 |
| q/e | 1.94 | 2.188 | 2.06 | 3.10 | 1.035 | 1.13 |
| 取整n | 2 | 2 | 2 | 3 | 1 | 1 |
| 测量值e (10-19c) | 1.55 | 1.77 | 1.5 | 1.653 | 1.656 | 1.78 |
| 3.10 | 10.63 | 3.44 | 3.31 | 3.50 | 11.25 | |
| 对实验结果的分析 | 在实验误差允许范围内，可知各油滴所带电荷量都约为1.6*10-19C的整数倍，且不连续分布。 | |||||
1、试验中，有时油滴有漂移现象，例如油滴做定向漂移或作乱漂移，试分别分析其产生的原因和解决的方法。
答：①水准泡是用来检查油滴盒电极板水平的，使用久后，油滴漂移可能与水准泡是否松动有关。
②检查上极板和绝缘环有没有放平整，有没有翘起来，否则油滴所受的电力场和重力不在同一条直线上，油滴就要漂移。
③检查石英玻璃窗有没有掉下来，空气通过观察孔对流，从而使油滴漂移。
2、甲乙两同学都用倒过来验证的方法处理数据，甲同学跟踪测定一个油滴得到的数据是，乙同学跟踪测定一个油滴得到的数据是， 比更接近电子电荷的公认值e，乙同学认为他选择的油滴比甲同学的油滴更加合适一些，你的观点如何？
答：我认为甲同学的测定更加精准一些，本实验要求需取整的数应无限接近于离其最近的整数，这样实验数据误差才更小，从而证明了电荷带电量的不连续性。下载本文
