密立根油滴实验原理.ppt

密立根用了七年功夫研究电子电荷，于1910年发表了油滴实验。这个实验首次证实电荷的量子化，测定了电子电荷的正确数值。对物理学的发展起过重要作用。密立根油滴实验的设计简明巧妙，方法简单，而结论却具有不容置疑的说服力。,实验物理的精华和典范 密立根油滴实验,密立根,密立根由于测定了电子电荷和借助光电效应测量出普朗克常数等项成就，荣获1923年诺贝尔物理学奖。,密立根油滴实验原理图,通过测量在电场和重力场中运动的带电油滴的速度，得到油滴所带电量。,密立根油滴实验原理,质量m,带电量为q的油滴，在两块加有电压V的平行极板之间受两个力的作用（如图）。若调节极板间的电压V,使两力达到平衡，这时：,a-油滴半径，约10-6m-油滴密度,平行极板不加电压时，油滴受重力作用而加速下降。由于空气阻力的作用，下降一段距离后，油滴以均匀速度 vg 下降，这时重力与阻力平衡（空气浮力忽略不计），根据斯托克斯定律-空气粘滞系数,油滴质量的测定：,考虑油滴的直径与空气分子的间隙相当，空气已不能看成是连续介质，其粘滞系数应作如下修正：,修正后的半径是：,上式根号中还包含油滴的半径a，因为它处于修正项中，不须十分精确，故它仍可用于计算。,b-常数P-大气压强,均匀速度 的测定：,当电压V=0时，设油滴在平行极板间做匀速下降的距离为l，时间为t，则：,静态(平衡)法测油滴电荷的公式,实验发现，所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍，该最小电荷值就是电子电荷。,油滴实验装置示意图,油滴盒，油滴照明装置，调平系统，测量显微镜，供电电源以及电子停表，喷雾器等,油滴盒是由两块经过精磨的金属平板，中间垫以胶木圆环，构成平行板电容器。在上板中心处有落油孔，使微小油滴可以进入电容器中间的电场空间。胶木圆环上有进光孔，观察孔，以便观察。油滴盒前装有测量显微镜，用来观察油滴。,油的密度,重力加速度,空气粘滞系数,油滴匀速下降距离,常数,大气压强,平行极板间距离,典型实验值：,油滴实验的意义：（1）证明电荷的不连续性(具有颗粒性)，所有电荷都是基本电荷e的整数倍。（2）测量并得到了基本电荷即为电子电荷，其值为e=1.6010-19库仑。目前给出的最好结果为：e=(1.602177310.00000049)10-19库仑。课后作业：查阅用磁漂浮方法测量分数电荷的实验。,Key words：fractionally charged particles，magnetic levitation technique,