近代物理實驗論文題目：密立根油滴實驗論文姓名：王林專業：11物理本1班完成日期：2013年12月8號摘要：密立根油滴實驗是以測量油滴的電量，并驗證電荷的量子性。它證明了任何帶電體所帶的電荷都是某一對小電荷——基本電荷的整倍數；并精確的測定了基本電荷的數值，為從實驗上測定其他一些基本物理量提供了可能性。關鍵詞：油滴、電壓、下落時間引言：1897年，英國物理學家。約·湯姆遜（J·J·Thomson）通過對陰極射線的深入研究，用實驗證明了陰極射線的本質是一種帶點的粒子（即電子）。同年他又因測出電子的電荷與質量的比值，而獲得1906年的若貝爾物理學獎。為了測定單個電子的電荷值，美國物理學家密立根于1907-1913年用電場合場中運動的帶點油滴進行實驗，發現所有油滴所帶的電量均是某一最小電荷值就是電子電荷。正是由于在基本電荷的光電效應方面的研究，密立根獲得了1923年的若貝爾物理學獎。一、實驗目的通過對帶電油滴在重力場和靜電場中運動的測量，驗證電荷的不連續性，并測定電子的電荷值e通過實驗時對儀器的調整、油滴的選擇、跟蹤、測量以及數據的處理等，培養一個人嚴肅認真和一絲不茍的科學實驗方法和態度。二、實驗儀器顯微攝像油滴儀、油滴、噴霧器三、實驗原理用噴霧器將油滴噴入兩塊相距為d的水平放置的平行（電）極板之間。油在噴射撕裂成油滴時，由于摩擦一般都是帶電。設油滴的質量為m，所帶的電荷為q，兩極板間的電壓為V，則油滴在平行極板間將同時受到重力mg和靜電力qe的作用如果調節極板間的電壓V，可使該兩力達到平衡時。mg=qe=q（1-1）為了測定油滴所帶電荷q，除應測出V和d外，還要測出油滴的質量m。因m很小，需用特殊方法來測定。平行極板未加電壓時，油滴受重力而加速下降，但由于空氣助力的作用，下降一段距離達到某一速度v后，助力與重力平衡（空氣浮力忽略不計），油滴將勻速下降，根據流體力學的斯托克斯定律（1-2）式中為空氣的粘滯系數；a為油滴半徑（由于表面張力的原因，油滴總是呈小球狀）。設油的密度為，則油滴的質量（1-3）合并以上兩式，得油滴的半徑（1-4）對于半徑為m的小球，空氣的粘滯系數贏作如下修正，即這時斯托克斯定律為：式中b為修正常數，.cmHg；p為大氣壓強，單位為cmHg。因此，（1-5）上式根號中還包含油滴的半徑a，但因它是處于修正項中，不需要十分精確，故它可用（1-4）計算。將（1-5）式代入（1-3）式，得（1-6）對于油滴勻速下降的速度v，可用下法測出：當兩極板間的電壓V=0時，設油滴勻速下降的距離為了，時間為t，則（1-7）綜合上述公式得:（1-8）實驗發現，對于同一油滴如果改變它所帶的電量，則能夠使油滴達到平衡的電壓必須是某些特定的值。研究這些電壓變化的規律，可以發現，它們都滿足下例方程式中，而e則是一個不變的值。對于不同的油滴，可以發現有同樣的規律，而且e值是共同的常熟，這就證明了電荷的不連續性，并存在著最小的電荷單位，即電子的電荷值e，從而得（1-9）四、實驗步驟1、儀器調節（1）將將工作電壓反向開關放置“0”位置，（2）將儀器放置平穩，調節儀器底部左右兩只調節螺絲使水準泡顯示水平，這時油滴處于水平狀態。（3）打開電源開關。從測量顯微鏡中觀測轉動目鏡頭使分劃板刻度清晰。(4)在噴霧器中注入實驗油少許，將油從噴霧器中旁的噴霧口噴人（一下即可）微調測量顯微鏡的調焦手輪，使油滴清晰。2、測量練習包括練習控制油滴，練習測量油滴運動和練習選擇油滴。練習控制油滴在平行極板上加200-300伏左右的電壓，將工作電壓反向開關撥到“+”側或“-”側，觀測油滴的運動情況有無變化。選擇其中幾顆緩慢運動的油滴，并注視其中一顆，仔細調節工作電壓調節旋鈕，使這顆油滴平衡不動。然后去掉工作電壓（降工作電壓反向開關置“0”位），讓它勻速下降。下降一段距離再加上工作電壓和升降電壓。使油滴上升。反復練習掌握控制油滴的方法。3、正式測量實驗主要測定兩個量――平衡電壓和油滴勻速下降一段距離勒索需時間平衡電壓必須仔細調節，并將油滴置于分化板上某一刻度附近以便油滴是否平衡。測量時間t時應先讓油滴下降一段距離，是油滴達到勻速當達到某一刻度時開始計時。對油滴進行反復測量記錄時間t。五、實驗數據處理=981kg.g=9.80m.l=將記錄每個油滴的時間t求平均代入（1-9）式計算出e的值。六、誤差分析1理論誤差因為油密度、空氣的粘滯系數都是溫度的函數，重立加速g和大氣強度p又隨實驗地點和實驗條件變化，但是一般條件下，計算的誤差只有百分之一左右因此給實驗計算帶來誤差。2測量誤差(1)、密立根油滴實驗是一個操作要求較高的實驗，因此，在實驗儀器相同的情況下，測量誤差除了系統差引起的部分，主要就是有測量人員的主管因