1、會計學1密立根油滴實驗密立根油滴實驗(shyn)第一頁，共23頁。 密立根 (Bobert Andrew Millikan) 1868年3月22日生于美國伊利諾斯州的莫里森鎮 他的父親是鎮上的牧師。他生活和工作在一個(y )以物理學最富革命性的發展為其特征的時期，在這段時期建立的許多概念構成了我們今天物理觀念的基礎。 密立根設計了一種研究油滴在電場和重力場作用下運動的方法。這一實驗后來被稱做油滴實驗，比起較早的方法這是一項重大改進(gijn)，用它得到了可靠并且可以重復測量的電子電荷值。密立根令人信服地證明了電荷的不連續性，這對最終建立物質的原子論有著重大的作用。第1頁/共22頁第二頁，共23

2、頁。目目 錄錄1. 實驗(shyn)原理2. 實驗(shyn)儀器3. 實驗(shyn)內容4. 實驗拓展第2頁/共22頁第三頁，共23頁。1. 實驗(shyn)原理用噴霧器將油噴入兩塊相距為d的水平放置的平行極板之間，油在噴射撕裂成油滴時，一般都帶上電荷，假如油滴的質量為m ，所帶的電量為q，兩極板間的電壓為U 。油滴在極板間同時受到重力和電場(din chng)力兩個力的作用。E 為兩極板間的電場(din chng)強度。 dqemg第3頁/共22頁第四頁，共23頁。mgf1f2此時油滴會靜止地懸浮此時油滴會靜止地懸浮(xunf)在電場中，并保持平衡。在電場中，并保持平衡。 dUqqEmg

3、 如果(rgu)調節兩極板間的電壓U 可使重力和電場力平衡，則有關系式： 平行板不加電壓時，油滴在空氣中自由下落，下落過程(guchng)中受三個力的作用：重力mg ；空氣浮力f1 ；空氣對它的阻力f2。 第4頁/共22頁第五頁，共23頁。334am gamg334gaf3134 由于表面張力的作用(zuyng)，油滴一般呈小球狀。設油滴的密度為 ，半徑為a ，則油滴的質量m為：重力及空氣重力及空氣(kngq)浮力可表示為：浮力可表示為：第5頁/共22頁第六頁，共23頁。 af62空氣阻力可表示空氣阻力可表示(biosh)為為 agaga6343433)(29ga 當油滴下落速度達到某一數值時

4、，油滴所受合外力(wil)等于零時，油滴勻速下降。此時有：第6頁/共22頁第七頁，共23頁。 ga29pab1pabaf162當當 時，空氣浮力時，空氣浮力(fl)(fl)可以忽略。有可以忽略。有 實驗中油滴半徑約為10-6m 左右，此半徑與空氣分子間的間隙大致相等，因此(ync)空氣的粘滯系數修改為：斯托克斯定律斯托克斯定律(dngl)(dngl)修改為修改為第7頁/共22頁第八頁，共23頁。最終最終(zu zhn)可得：可得： 2392)1 (218LgtpbtLUdgq此式是本實驗的基本公式(gngsh)。式中b 為修正常數，b=6.1710-6m米. 厘米汞高，p為大氣壓強，單位為厘米

5、汞高。第8頁/共22頁第九頁，共23頁。2. 實驗(shyn)儀器密立根油滴儀，電壓電壓(diny)顯顯示示計時顯示計時顯示(xinsh)油霧室油霧室平衡水泡平衡水泡CCD物距調節物距調節平衡電壓平衡電壓調節調節電壓轉換開關電壓轉換開關電源開關電源開關計時鍵計時鍵第9頁/共22頁第十頁，共23頁。開關開關(kigun)對比度調節對比度調節(tioji)亮度亮度(lingd)調節調節垂直顯示調節垂直顯示調節水平顯示調節水平顯示調節第10頁/共22頁第十一頁，共23頁。3. 實驗(shyn)內容要求：要求：1 1、熟悉儀器的使用熟悉儀器的使用2 2、調整儀器調整儀器 3 3、練習練習(linx)(

6、linx)控制油滴控制油滴4 4、練習練習(linx)(linx)選擇油滴選擇油滴5 5、對同一油滴進行對同一油滴進行25302530次測量次測量 第11頁/共22頁第十二頁，共23頁。水平調節：調節水平螺絲 ，使水準泡指示水平，極板處于(chy)水平位置，電場方向與重力平行。 第12頁/共22頁第十三頁，共23頁。第13頁/共22頁第十四頁，共23頁。如果油滴看不到，或是看不清，可能如果油滴看不到，或是看不清，可能(knng)(knng)是是 CCD CCD的物距不合適，或是監視器的亮度或對比的物距不合適，或是監視器的亮度或對比 度不合適，應該進行調整。度不合適，應該進行調整。如油滴斜向運動

7、，可轉動顯微鏡上的圓如油滴斜向運動，可轉動顯微鏡上的圓 形形CCD CCD ，使油滴沿垂直方向運動。，使油滴沿垂直方向運動。第14頁/共22頁第十五頁，共23頁。第15頁/共22頁第十六頁，共23頁。第16頁/共22頁第十七頁，共23頁。1） 測量時間：實驗中需直接測量平衡電壓(diny)U和油滴勻速下降2毫米距離所用時間t 。平衡電壓(diny)可從儀器上電壓(diny)表直接讀出。時間 t的測量方法如下：將已選擇好的油滴升至視野的上方，然后去掉平衡電壓(diny)，油滴開始下落，此時是加速運動，不宜記時。下落一段距離后，可認為空氣阻力與重力相等，記時開始。運動距離 L（取 L=2.00mm

8、），記時停止。記時停止后，應立即加平衡電壓(diny)，防止油滴丟失。然后再扳向“提升”，當油滴上升到上方時，再扳向“平衡”。重復上述過程，對同一油滴進行2530次測量，每次測量開始都要重新調節平衡電壓(diny)。第17頁/共22頁第十八頁，共23頁。 完成(wn chng)本實驗的關鍵在于控制油滴和選擇合適的油滴。測量數據之前應熟練掌握控制油滴的技巧，并選擇合適的油滴。否則就會造成實驗失敗。 實驗中選擇的油滴不能太大，太大的油滴雖然較亮，但帶電量比較多，下降速度較快，時間不容易測準確。太小的油滴布朗運動明顯。通常選擇平衡電壓200伏左右的油滴，這時其大小和帶電量比較適當。第18頁/共22頁

9、第十九頁，共23頁。2、通過對該攜帶離子的油滴在電場和重力場中行為的研究，證明：所有電荷，不論是怎樣(znyng)產生的，都是某一確定基本電荷的精確倍數。密立根油滴實驗密立根油滴實驗(shyn)做到并證明了以下幾點：做到并證明了以下幾點：1 1、使一滴微油滴帶上單個或、使一滴微油滴帶上單個或11501150個之間的任何一個個之間的任何一個所需數目的空氣離子。所需數目的空氣離子。3 3、大多數電離空氣的離子，不論為正還是為負，帶的都是基本電荷。、大多數電離空氣的離子，不論為正還是為負，帶的都是基本電荷。 第19頁/共22頁第二十頁，共23頁。4、所有值得(zh d)商榷的理論假設都無關地測定出基本電荷的精確值，其淮確程度只受空氣粘滯系數測量可達到的精度的限制。 5、直接測定一個(y )分子騷動動能的數量級，這為物質的分子運動論的正確性提供了新的、直接的、最可信的證據。 6、證實了當小球直徑與媒質分子的平均自由程可相比較時，小球在粘滯(zhn zh)媒質中運動的斯托克斯定律就不再成立，并確定了該定律不成立的精確條件。 第20頁/共22頁第二十一頁，共23頁。第21頁/共22頁第二十二頁，共23頁。NoImage內容(nirng)總結會計學。第1頁/共22頁。用噴霧器將油噴入兩塊相距為d的水平放置的平行極。實驗中油滴半徑約為10-6m 左右，此半徑與空氣分子。顯示