篇一：近代物理实验论文
近代物理实验论文
题 目：密立根油滴实验论文 姓 名： 王林 专 业： 11物理本1 班 完成日期：2013年 12 月8 号
摘要：密立根油滴实验是以测量油滴的电量，并验证电荷的量子性。它证明了任何带电体所带的电荷都是某一对小电荷——基本电荷的整倍数；并精确的测定了基本电荷的数值，为从实验上测定其他一些基本物理量提供了可能性。
关键词：油滴、电压、下落时间
引言：1897年，英国物理学家。约·汤姆逊（J·J·Thomson）通过对阴极射线的深入研究，用实验证明了阴极射线的本质是一种带点的粒子（即电子）。同年他又因测出电子的电荷与质量的比值，而获得1906年的若贝尔物理学奖。
为了测定单个电子的电荷值，美国物理学家密立根于1907-1913年用电场合场中运动的带点油滴进行实验，发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷值就是电子电荷。正是由于在基本电荷的光电效应方面的研究，密立根获得了1923年的若贝尔物理学奖。
一、实验目的
1. 通过对带电油滴在重力场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e
2. 通过实验时对仪器的调整、油滴的选择、跟踪、测量以及数据的处理等，培养一个人严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。
二、实验仪器
显微摄像油滴仪、油滴、喷雾器
三、实验原理
用喷雾器将油滴喷入两块相距为d的水平放置的平行（电）极板之间。油在喷射撕裂成油滴时，由于摩擦一般都是带电。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的作用如果调节极板间的电压V，可使该两力达到平衡时。 Vmg=qe=q（1-1）d
为了测定油滴所带电荷q，除应测出V和d外，还要测出油滴的质量m。因m很小，需用特殊方法来测定。
平行极板未加电压时，油滴受重力而加速下降，但由于空气助力的作用，下降一段距离达到某一速度v后，助力与重力平衡（空气浮力忽略不计），油滴将匀速下降，根据流体力学的斯托克斯定律 mg?fr?6?a?v（1-2）
式中?为空气的粘滞系数；a为油滴半径（由于表面张力的原因，油
滴总是呈小球状）。设油的密度为?，则油滴的质量 43 m??a?（1-3） 3
合并以上两式，得油滴的半径 a?9?v
2?g（1-4）
?610对于半径为m的小球，空气的粘滞系数赢作如下修正，即
?'?b 1?pa?
这时斯托克斯定律为：
6?a?vfr?b 1?pa
-6式中b为修正常数，b?6.17?10m.cmHg；p为大气压强，单位为
cmHg。因此， a?9?v.2?gh1b （1-5） 1?pa
上式根号中还包含油滴的半径a，但因它是处于修正项中，不需要十分精确，故它可用（1-4）计算。将（1-5）式代入（1-3）式，得 49?v1m??[.]3? （1-6） 32?g1?b
pa
对于油滴匀速下降的速度v，可用下法测出：当两极板间的电压V=0时，设油滴匀速下降的距离为了，时间为t，则 2
l
v?t
综合上述公式得: q?（1-7） 18?]? （1-8） 2?gt(1?b/pa)[?l3
2
实验发现，对于同一油滴如果改变它所带的电量，则能够使油滴达到平衡的电压必须是某些特定的Vn值。研究这些电压变化的规律，可以发现，它们都满足下例方程 dq?ne?mgVn
式中n??1,?2,?3??，而e则是一个不变的值。
对于不同的油滴，可以发现有同样的规律，而且e值是共同的常熟，这就证明了电荷的不连续性，并存在着最小的电荷单位，即电子的电荷值e，从而得ne?18?
2?gt(1?b/pa[?l].3
2d
Vn（1-9）
四、实验步骤
1、仪器调节
（1）将将工作电压反向开关放置“0”位置，
（2）将仪器放置平稳，调节仪器底部左右两只调节螺丝使水准泡显示水平，这时油滴处于水平状态。
（3）打开电源开关。从测量显微镜中观测转动目镜头使分划板刻度清晰。
篇二：密立根油滴实验近代物理实验论文
近代物理实验论文
——密立根油滴测电子电荷
学院：理学院
班级：
姓名：
学号：
密立根油滴测电子电荷
摘要：密立根油滴实验可以测量油滴的电量，并可验证电荷的量子
性，即任何带电体所带的电量都是基本的整数倍。OM98型油滴仪将
油滴喷入电容两块水平的平行电极板之间时，油滴经喷射后，一般都
是带电的。在不加电场的情况下，小油滴受重力作用而下落，当重力
与空气的浮力（或者阻力）和粘滞阻力平衡时，它便匀速下降，或者
平衡在某一点，通过测量下降一定高度的时间从而计算得出油滴的带
电量。本实验难度较大，且存在不可避免的误差，测量物体带电量还
有其他方法这里不再赘述。
关键字：密立根油滴实验、显微摄像油滴仪（OM98型）、油滴
引言：密立根油滴实验，美国物理学家密立根所做的测定电子电荷
的实验。1907-1913年密立根用在电场和重力场中运动的带电油滴进
行实验，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。
一、实验目的
1、利用电视显微密立根油滴仪测量电子电荷。
2、了解CCD图像传感器的原理与应用，学习电视显微测量方法。
二、实验背景
1897年汤姆生发现了电子的存在后，人们进行了多次尝试，以精
确确定它的性质。汤姆生又测量了这种基本粒子的比荷（荷质比），
证实了这个比值是唯一的。许多科学家为测量电子的电荷量进行了大
量的实验探索工作。电子电荷的精确数值最早是美国科学家密立根于
1917年用实验测得的。密立根在前人工作的基础上，进行基本电荷
量e的测量，他作了几千次测量，一个油滴要盯住几个小时，可见其
艰苦的程度。密立根通过油滴实验，精确地测定基本电荷量e的过程，
是一个不断发现问题并解决问题的过程。为了实现精确测量，他创造了实验所必须的环境条件，例如油滴室的气压和温度的测量和控制。
开始他是用水滴作为电量的载体的，由于水滴的蒸发，不能得到满意
的结果，后来改用了挥发性小的油滴。最初，由实验数据通过公式计
算出的e值随油滴的减小而增大，面对这一情况，密立根经过分析后认为导致这个谬误的原因在于，实验中选用的油滴很小，对它来说，
空气已不能看作连续媒质，斯托克斯定律已不适用，因此他通过分析
和实验对斯托克斯定律作了修正，得到了合理的结果。
三、实验仪器
OM98型油滴仪、显微摄像油滴仪
四、实验原理与操作
一个质量为m，带电量为ｑ的油滴处在二块平行极板之间，在平
行极板未加电压时，油滴受重力
空气阻力的作用，下降一段距离
动，速度为Vg，这时重力与阻力作用而加速下降，由于后，油滴将作匀速运平衡（空气浮力忽略不
计），如图1所示。根据斯托克斯定律，粘滞阻力为
fr?6??aVg
图1
式中?是空气的粘滞系数，ａ是油滴的半径，这时有
??aV?mg 6 g
当在平行极板上加电压V时，油滴处在场强为Ｅ的
静电场中，设电场力qＥ与重力相反，如图2所示，使
油滴受电场力加速上升，由于空气阻力作用，上升一段图
2
距离后，油滴所受的空气阻力、重力与电场力达到平衡（空气浮力忽
略不计），则油滴将以匀速上升，此时速度为Ｖｅ，则有：6?a?Vg?qE?mg
又因为 Ｅ＝Ｖ／ｄ 由上述（１）、（２）、（３）式可解出
??Vd?Vge q?mgVV??g
为测定油滴所带电荷ｑ，除应测出Ｖ、ｄ和速度Ｖｅ、Ｖｇ外，还需知油滴质量ｍ，由于空气中悬浮和表面张力作用，可将油滴看作圆球，其质量为 m?4/3?a?3 式中?是油滴的密度。
由（１）和（５）式，得油滴的半径
1
?9?Vga???2?g??2? ??
考虑到油滴非常小，空气已不能看成连续媒质，空气的粘滞系数?应修正为
???
1??b
pa
式中ｂ为修正常数，ｐ为空气压强，ａ为未经修正过的油滴半径，由于它在修正项中，不必计算得很精确，由（６）式计算就够了．实验时取油滴匀速下降和匀速上升的距离相等，设都为l，测出油滴匀速下降的时间ｔｇ，匀速上升的时间ｔe，则
Vg?l/tg Ve?l/te 将（５）、（６）、（７）、（８）式代入（４），可得
篇三：近代物理实验论文
波导反射法测液体介电常数
东北师范大学 高健
摘要：本文提供了一种简单易操作的测量液体介电常数的方法，并提供了几组数据，仅供参考。
材料的电磁特性测量一直是电子测量、材料科学、电解质理论，微波功率应用及微波传感器的重要内容。对于液体介电常数常用的测量方法有终端短路法、波导谐振腔微扰法、波导微扰法、波导反射法。本文提供的波导反射法在测量精度要求不高的时候具有操作方便、计算简洁、设备要求低等优点。
实验设备的结构图如下：
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