实验二基本电荷测定密立根油滴实验 密立根(R.A.Millikan)是著名的实验物理学家，1907年开始，他在总结前人实验的 基础上，若 三电子电荷量的测量研究，之后改为以微小的油滴作为带电体 进行基本电荷 量的测量，并于1911年宣布了实验的结果，证实了电荷的量子化。此后，密立根又继续改 进实验，精益求精，提高测量结果的精度，在前后十余年的时间里，做了几千次实验，取 得了可靠的结果，最早完成了基本电荷量的测量工作.密立根的实验设备简单而有效，构 思和方法巧妙而简洁，他采用了宏观的力学模式来研究微观世界的量子特性，所得数据精 确且结果稳定，无论在实验的构思还是在实验的技巧上都堪称是第一流的，是 一个英名的 有启发性的实验，因而被誉为实验物理的典范。由于密立根在测量电子电荷量以及在研究 光电效应等方面的杰出成就而荣获1923年诺贝尔物理学奖. 【实验目的】 1.学习密立根油滴实验的设计思想 2.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，并测定基 本电荷量e: 3.通过对实验仪器的调整，油滴的选择、跟踪和测量，以及实验数据处理等，培养学 生严谨的科学实验态度 【实验原理】 利用带电荷的微小油滴在均匀电场中运动的受力分析，可将油滴所带的微观电荷量q 的测量转化为油滴宏观运动速度的测量 1,静本平衡测量法 E (1) 因表面张力作用，油滴呈小球状，设油滴半径为r,油滴密度为。，空气密度为p, 则重力和浮力分别为 (2) f=3nrp'g 上式中油滴半径r为未知量。由此，油滴电荷量q的测量转 化为微小油滴半径的测量 图1电场中油滴受力情视 当平行板未加电压，油滴在重力作用下降落时，除有空 -4- - 4 - 实验二 基本电荷测定¾¾密立根油滴实验 密立根（R. A. Millikan）是著名的实验物理学家，1907 年开始，他在总结前人实验的 基础上，着手电子电荷量的测量研究，之后改为以微小的油滴作为带电体，进行基本电荷 量的测量，并于 1911 年宣布了实验的结果，证实了电荷的量子化．此后，密立根又继续改 进实验，精益求精，提高测量结果的精度，在前后十余年的时间里，做了几千次实验，取 得了可靠的结果，最早完成了基本电荷量的测量工作．密立根的实验设备简单而有效，构 思和方法巧妙而简洁，他采用了宏观的力学模式来研究微观世界的量子特性，所得数据精 确且结果稳定，无论在实验的构思还是在实验的技巧上都堪称是第一流的，是一个著名的 有启发性的实验，因而被誉为实验物理的典范．由于密立根在测量电子电荷量以及在研究 光电效应等方面的杰出成就而荣获 1923 年诺贝尔物理学奖． 【实验目的】 1．学习密立根油滴实验的设计思想； 2．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，并测定基 本电荷量 e； 3．通过对实验仪器的调整，油滴的选择、跟踪和测量，以及实验数据处理等，培养学 生严谨的科学实验态度． 【实验原理】 利用带电荷的微小油滴在均匀电场中运动的受力分析，可将油滴所带的微观电荷量 q 的测量转化为油滴宏观运动速度的测量． 1．静态平衡测量法 一带电油滴在水平的平行板均匀电场中受到重力 mg、电场力 qE 和空气浮力 f 作用， 平衡时有mg = qE + f ，即 E mg f q - = （1） 因表面张力作用，油滴呈小球状，设油滴半径为 r，油滴密度为r 0，空气密度为 r¢ ， 则重力和浮力分别为 f r g mg r g r r = ¢ = 3 0 3 π 3 4 π 3 4 （2） 上式中油滴半径 r 为未知量．由此，油滴电荷量 q 的测量转 化为微小油滴半径 r 的测量． 当平行板未加电压，油滴在重力作用下降落时，除有空 图1 电场中油滴受力情况