基本电荷.ppt

密立根油滴实验测电子电荷,王小贞老师,实验目的,了解密立根油滴仪的结构，油滴实验测定电子电荷的设计思想和方法；了解CCD图像传感器的原理和电视显微测量方法；用平衡法测量电子电量的大小；验证电荷的量子性。,重点与难点,重点:(1)了解实验测定电子电荷的设 计思想和方法；(2)用平衡法测量电子电量的大小；验证电荷的量子性。操作难点(1)选择到合适的油滴；(2)测准下落时间。,密立根油滴仪,监视器,实验仪器,了解仪器各部件的功能,实验原理,1.库仑力与重力平衡 用油雾器将油喷入两块相距为d的水平放置的平行极板之间。设油滴的质量为m，所带的电荷为q，两极板间的电压为v，则油滴在平行极板间将同时受到重力mg和静电力qE的作用。如图所示。若某一电荷恰好在电压V下达到平衡，即,实验原理,2.空气阻力与重力平衡 让两平行极板短路，油滴受重力作用而加速下降，但受空气阻力的作用（空气阻力与物体运动速度成正比），下降一段距离达到某一速度后，阻力与重力平衡，如图所示（空气浮力忽略不记），油滴将匀速下降，根据斯托克斯定律，油滴匀速下降时：式中 是空气的粘滞系数，a是油滴的半径。,实验原理,3.测量表达式 考虑到空气此时不能看着连续介质，其粘度需修正，取油的密度，重力加速度 空气黏度，油匀速下降的距离，修正常数，大气压强，平行极板距离 可推导最终的测量表达式为 其中，单位均用国际单位制。,实验步骤,1.调整仪器（1）将仪器放平稳，调节仪器底部两只调平螺 丝，使水准 仪气泡处于中央位置，这时平行板处于水平，从而保证电场 和重力场相平行，然后接通电源。（2）正确喷入油雾。将平衡电压调到100V左右；工作电压开关打在“下落”位置，油雾室的油孔打开以便喷油；使喷雾器的喷雾口斜向上，用掌心挤压橡皮球部分一两下，即可在监视器上看到很多油滴做下降运动；关上油雾孔，将工作电压开关调到“平衡”位置。2.练习测量（1）练习控制油滴（2）练习测量油滴运动的时间（3）练习选择油滴（平衡电压150400V，下落时间1540s）（为何不能选太大和太小的油滴？为何有些油滴可下落，但不能提升？）,注意事项,喷油雾时，应将电容器短路，油雾容易 喷入。(2)用喷雾器将油从喷雾口喷入油雾室后，推上油雾孔挡板，以免空气流动而使油滴乱漂移，实验时应该尽量避免油滴仪周围空气流动。,注意事项,(3)微调显微镜的调焦手轮，当监视器上出现大量清晰的油滴，如夜空繁星，说明显微镜已调好。在测量时还是要调节CCD的位置，一边寻找合适的带电微粒。(4)喷油雾时喷雾器应该竖拿，喷雾器对准油雾室的喷雾口，轻轻喷入少许油滴即可。切勿将喷雾器插入油雾室，甚至将油倒出来，否则会弄脏油滴盒，甚至堵塞落油孔。,3.正式测量(1)测完一次时间后，应将极板电压控制开关拨至平衡使油滴不动（以免油滴丢失），然后再拨至提升。正式测量时间是油滴下落2mm（划分板的八格）的时间。(3)一共测量3个油滴，每个油滴测量3次。4.处理数据（验证量子性，百分偏差可正可负。）,