第1项 密立根油滴实验测电子电荷e 著名的美国物理学家密立根(Robert A.Mil1ikan)在1909年到1917年期间所做的测 量微小油滴上所带电荷的工作，即油滴实验，是物理学发展史上具有重要意义的实验。 这一实验的设计思想简明巧妙、方法简单，而结论却具有不容置疑的说服力，因此这一 实验堪称物理实验的精华和典范。密立根在这一实验工作上花费了近10年的心血，从而 取得了具有重大意义的结果，那就是：(1)证明了电荷的不连续性。(2)测量并得到了 元电荷即电子电荷，其值为1.60×10℃。现公认e是元电荷，对其值的测量精度不断提 高，目前给出最好的结果为 e=(1.60217733±0.00000049)×10℃ 正是由于这一实验的巨大成就，他荣获了1923年的诺贝尔物理学奖。 80多年来，物理学发生了根本的变化，而这个实验又重新站到实验物理的前列，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 验又焕发了青春，也就更说明密立根油滴实验是富有巨大生命力的实验。 一、实验目的 本实验的目的是验证电荷的不连续性以及测量基本电荷电量，了解CCD传感器、光 学系统成像原理及视频信号处理技术的工程应用等，并训练学生做物理实验应具有的严 谨态度和坚韧不拔的科学精神。 二、实验原理 密立根油滴实验测定电子电荷的基本设计思想是使带电油滴在测量范围内处于受力 平衡状态。按运动方式分类，油滴法测电子电荷分为动态测量法和平衡测量法。 1、动态测量法（选做） 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m,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。设油滴以速度V,匀速下落，则有 mg-mg Kvy (1) 此处m加为与油滴同体积的空气质量，K为比例系数，g为重力加速度。油滴在空气及重 力场中的受力情况如图1-1所示： 邮编：610041 世纪中科 第 1 页 成都世纪中科仪器有限公司 地址：四川省成都市人民南路四段 9 号成都科分院 邮编：610041 电话：（028）85247006 85243932 传真：（028）85243932 密立根油滴实验测电子电荷 e 著名的美国物理学家密立根(Robert A.Millikan)在 1909 年到 1917 年期间所做的测 量微小油滴上所带电荷的工作，即油滴实验，是物理学发展史上具有重要意义的实验。 这一实验的设计思想简明巧妙、方法简单，而结论却具有不容置疑的说服力，因此这一 实验堪称物理实验的精华和典范。密立根在这一实验工作上花费了近 10 年的心血，从而 取得了具有重大意义的结果，那就是：（1）证明了电荷的不连续性。（2）测量并得到了 元电荷即电子电荷，其值为 1.60×10-19C。现公认 e 是元电荷，对其值的测量精度不断提 高，目前给出最好的结果为 e =（1.602 177 33±0.000 000 49）×10-19C 正是由于这一实验的巨大成就，他荣获了 1923 年的诺贝尔物理学奖。 80 多年来，物理学发生了根本的变化，而这个实验又重新站到实验物理的前列，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 验又焕发了青春，也就更说明密立根油滴实验是富有巨大生命力的实验。 一、实验目的 本实验的目的是验证电荷的不连续性以及测量基本电荷电量，了解 CCD 传感器、光 学系统成像原理及视频信号处理技术的工程应用等，并训练学生做物理实验应具有的严 谨态度和坚韧不拔的科学精神。 二、实验原理 密立根油滴实验测定电子电荷的基本设计思想是使带电油滴在测量范围内处于受力 平衡状态。按运动方式分类，油滴法测电子电荷分为动态测量法和平衡测量法。 1、 动态测量法(选做) 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。设油滴以速度 Vf 匀速下落，则有 m1g  m2g  Kvf （1） 此处 m2 为与油滴同体积的空气质量，K 为比例系数，g 为重力加速度。油滴在空气及重 力场中的受力情况如图 1-1 所示：