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1、用牛顿环测平凸透镜的曲率半径用牛顿环测平凸透镜的曲率半径本人精心整理的文档,文档来自网络本人仅收藏整理如有错误还请自己查证！密里根油滴实验实验目的1.通过对带电油滴在重力和静电场中运动的测量验证电荷的不连续性并测定电子的电荷值 e2.通过实验时对仪器的调整油滴的选择耐心的跟踪和测量以及数据的处理等培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度教学方法采用研究式答辩式教学方法实验原理静态（平衡）测量法用喷雾器将油滴喷入两块相距为 d 的水平放置的平行极板之间油在喷射撕裂成油滴时一般都是带电的设油滴的质量为 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 q
2、E 的作用如图一所示如果调节两极板间的电压 V可使该两力达到平衡这时（1）从上式可见为了测出油滴所带的电量 q：除了须测定 V 和 d还须测量油滴的质量 m因 m 很小须用如下特殊方法测定：平行极板不加电压时油滴受重力作用而加速下降由于受空气阻力作用下降一段距离达到某一速度 vg 后阻力 fr 与重力 mg 平衡如图二所示油滴将匀速下降根据斯托克斯定律油滴匀速下降时（2）式中是空气的粘滞系数a 是油滴的半径设油的密度为油滴的质量为 m 可以用下式表示（3）由（2）和（3）得油滴的半径（4）对于半径小到米的小球空气的粘滞系数应做如下修改这时斯托克斯定律应改为 式种 b 为修正常数米p 为大气压强
3、单位用厘米汞高得 （5）上式根号中还包含油滴的半径 a但因它处于修正项中不须十分精确因此可用（4）计算将（5）式代入（3）式得（6）至于油滴匀速下降的速度 vg可用下法测出：当两极板间的电压 V 为零时设油滴匀速下降的距离为时间为 t则（7）将（7）式代入（6）式将（6）式代入（1）式（8）上式是用平衡测量法测定油滴所带电荷的理论公式实验任务 1.调整仪器将仪器放平稳调节仪器底部左右两只调平螺丝使水准泡指示水平这时平行极板处于水平位置先预热 10 分钟利用预热时间从测量显微镜中观察如果分划板位置不正则转动目镜头将分划板放正目镜头要插到底调节接目镜使分划板刻线清晰将油从油雾室旁的喷雾口喷入（喷一
4、次即可）微调测量显微镜的调焦手轮这时视场中出现大量清晰的油滴如夜空繁星如果视场太暗油滴不够明亮或视场上下亮度不均匀可略微转动油滴照明灯的方向节使小灯珠前面的聚光珠正对前方注意：调整仪器时如果打开有机玻璃油雾室必须先将平衡电压反向开关放在“0“位置2.练习测量练习控制油滴用平衡法实验时在平行极板上加工作（平衡）电压 250 伏特左右反向开关放在“+“或“-“侧均可驱走不需要的油滴直到剩下几颗缓慢运动的为止注视其中的某一颗仔细调节平衡电压使这颗油滴静止不动然后去掉平衡电压让它匀速下降下降一段距离后再加上平衡电压和升降电压使油滴上升如此反复多次地进行练习以掌握控制油滴的方法练习测量油滴运动的时间任意
5、选择几颗运动速度快慢不同的油滴用停表测出它们下降一段距离所需要的时间或者加上一定的电压测出它们上升一段距离所需要的时间练习选择油滴要做好本实验很重要的一点是选择合适的油滴选的油滴体积不能太大太大的油滴虽然比较亮但一般带的电荷比较多下降速度也比较快时间不容易测准确油滴也不能选得太小太小则布朗运动明显通常可以选择平衡电压在 200 伏特以上在 20-30 秒时间内匀速下降 2 毫米的油滴其大小和带电量都比较合适练习改变油滴的带电量对 MOD-5B 型密里根油滴仪可以改变油滴的带电量按下汞灯按钮低压汞灯亮约 5 秒钟油滴的运动速度发生改变这时油滴的带电量已经改变了3.测量平衡测量法从（8）式可见用平
6、衡测量法实验时要测量的有两个量一个是平衡电压 V另一个是油滴匀速下降一段距离所需要的时间.测量平衡电压必须经过仔细的调节并将油滴置于分划板上某条横线附近以便准确判断出这颗油滴是否平衡了测量油滴匀速下降一段距离所需要的时间时为了在按动停表时有所思想准备应先让它下降一段距离后再测量时间选定测量的一段距离应该在平行极板之间的中央部分即视场中分划板的中央部分若太靠近上电极板小孔附近有气流电场也不均匀会影响测量结果太靠近下电极板测量完时间后油滴容易丢失影响测量一般取=0.200 厘米比较合适对同一颗油滴应进行 6-10 次测量而且每次测量都要重新调整平衡电压如果油滴逐渐变得模糊要微调测量显微镜跟踪油滴勿
7、使丢失用同样方法分别为 4-5 颗油滴进行测量（对 MOD-5B 型油滴仪也可用改变油滴带电量的办法反复对同一颗油滴进行实验）求得电子电荷 e数据处理 油的密度 重力加速度 空气的粘滞系数 油滴匀速下降的距离 修正常数 大气压强 平行极板距离 将以上数据代入公式得（9）上式是用平衡测量法测定油滴所带电荷的理论公式实验数据：第一组V 424 418 421 421 409 425 （伏）t 9.38 9.43 9.60 9.46 9.18 9.58 （秒）库仑n=7 第二组：V 245 246 242 226 245 236 （伏）t 9.27 9.24 9.63 9.61 9.57 9.65 （秒）库仑n=12 第三组V 270 256 242 253 233 238 （伏）t 11.70 12.01 11.89 12.13 12.07 12.31 （秒）库仑n=8 第四组V 206 226 209 241 224 226 （伏）t 25.39 24.90 25.40 22.19 24.97 23.84 （秒）库仑n=3 e 的平均值平均相对误差：E=3.1%预习思考题 1.怎样使油滴清晰明亮？2.油滴为什么带电？ 3.怎样改变油滴所带的电量？1
