密立根油滴实验
实验介绍
密立根 (Bobert Andrew Millikan) 1868年3月22日生于美国伊利诺斯州的莫里森镇 他的父亲是镇上的牧师.他生活和工作在一个以物理学最富革命性的发展为其特征的时期,在这段时期建立的许多概念构成了我们今天物理观念的基础.
密立根设计了一种研究油滴在电场和重力场作用下运动的方法.这一实验后来被称做油滴实验,比起较早的方法这是一项重大改进,用它得到了可靠并且可以重复测量的电子电荷值.密立根令人信服地证明了电荷的不连续性,这对最终建立物质的原子论有着重大的作用.
目 录
1. 实验原理
2. 实验仪器
3. 实验内容
4. 实验数据处理
1. 实验原理
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,一般都带上电荷,假如油滴的质量为m ,所带的电量为q,两极板间的电压为U .油滴在极板间同时受到重力和电场力两个力的作用.E 为两极板间的电场强度.

mg
f1
f2
此时油滴会静止地悬浮在电场中,并保持平衡.
如果调节两极板间的电压U 可使重力和电场力平衡,则有关系式:
平行板不加电压时,油滴在空气中自由下落,下落过程中受三个力的作用:重力mg ;空气浮力f1 ;空气对它的阻力f2.
由于表面张力的作用,油滴一般呈小球状.设油滴的密度为ρ ,半径为a ,则油滴的质量m为:
重力及空气浮力可表示为:

空气阻力可表示为:


当油滴下落速度达到某一数值时,油滴所受合外力等于零时,油滴匀速下降.此时有:

当 >> 时,空气浮力可以忽略.有

实验中油滴半径约为10-6m 左右,此半径与空气分子
间的间隙大致相等,因此空气的粘滞系数修改为:
斯托克斯定律修改为:
最终可得:



此式是本实验的基本公式.式中b 为修正常数,b=6.17×10-6m米. 厘米汞高,p为大气压强,单位为厘米汞高.
2. 实验仪器
密立根油滴仪
油雾室
平衡水泡
CCD物镜

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