密里根油滴实验报告（90

一、实验目的：

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 通过对带电油滴在重力场和静力场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定电子的电荷值e。

二、实验仪器

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密里根油滴仪，包括水平放置的平行极板，调平装置，照明装置，显微镜，电源，计时器，实验油，喷雾器等。

三、实验原理

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用油滴法测电子的电荷，可以用静态测量法和动态测量法，也可以改变油滴的带电量，用静态法和动态法测量油滴带电量的该变量。本次实验用静态测量法测量，通过油滴在平行板间收到重力和电场力的作用，测量匀速下落油滴时间和电压值，并对已值量进行相应的公式代入求得油滴半径和带电量，进而求得实验测得的电子电荷的平均值，并和真值比较。 其中：

四、实验内容

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1. 选择适当的油滴并测量油滴上所带电荷

要做好油滴实验，所选的油滴体积要适中，大的油滴虽然比较亮，但下降速度快，不容易测准确；太小则受布朗运动的影响明显，测量结果涨落很大，也不容易测准确。因此应该选择质量适中，而带电不多的油滴。

2. 调整油滴实验装置

油滴实验装置是油滴盒，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，喷雾器等组成的，其中油滴盒是由两块经过精磨的金属平板，中间垫以胶木圆环，构成的平行板电容器。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。进入电场空间内的油滴由照明装置照明，油滴盒可通过调平螺旋调整水平，用水准仪检查。

3. 正式测量

      当点容板中间只有一个油滴的时候，每次测量一个油滴在电容板做匀速运动的时间和电压值两次并记录。

通过已知变量，计算每个油滴的带电量，然后计算电子电荷。油滴电量值去除每个公认电子电量值的电量，取一个最接近的整数，再用油滴的带电量除去这个整数，从而得到电子电荷的测量值。

五、原始实验数据记录

原始数据记录表（共测4个油滴，每个油滴测量二次，数据取平均值） 

第一个油滴

第二个油滴

第三个油滴

第四个油滴

测量次数

1

2

3

4

5

6

7

8

平衡电压/v

213

213

190

190

184

184

221

221

平均电压/v

213

190

184

221

下降2mm时间

25.53

25.54

17.41

17.67

24.15

23.48

20.62

20.65

平均时间tg

25.535

17.54

23.815

20.635

六、数据处理

1、已知数据  

(1)标准大气压下,20摄氏度时,油的密度ρ=981 kg/m3  

(2)标准大气压下,20摄氏度时,空气粘滞系数η=1.83×10-5kg/ms

(3)重力加速度g=9.8m/s2(4)修正常数b=8.22×10-3N/m(5)大气压强p=1.013×105Pa (6)油滴匀速下降距离l= 2×10-3m(7)平行极板间距离d(单位：mm)= 5×10-3m

(8)一个电子的基本电量e0=1.6×10-19C

2、计算公式：

1先根据公式（1）求出每个油滴的半径ai。

2再根据公式（2）求出每个油滴的电量qi。

3由Ni=qi/e0 求出电量qi是基本带电量e0的倍数，Ni取整数。

4ei=qi/Ni，求出ei

5求4个ei的平均值e

6平均值e跟理论值e0比较计算相对误差。

7写出计算结果。

七、思考题       

1、实验中为什么要选择大小合适的油滴？

大的油滴虽然比较亮，但下降速度快，不容易测准确；太小则受布朗

运动的影响明显，测量结果涨落很大，也不容易测准确。因此应该选

择大小合适的油滴，从而减少由测量时间带来的误差。

八、实验总结       

实验测得的带电油滴的结果平均值为1.67×10-19C 。与理论值做比较 ，相对误差为4.38%。从实验结果来看，相对误差在正常值内。

实验误差分析：在实验仿真模拟平台上：

1. 油滴的平衡电压并没有完全找准，所测油滴平衡电压并不完全准确，存在一定的偏差。

2. 在时间测量上判断油滴是否达到测量距离的开始点和结束点时人的主观性较大，因此测量的时间带有人为误差。

3. 实验时为了减少由测量时间带来的误差，应选择大小合适的油滴。

实验感想：实验利用电压、运动时间等这些可以直接测量和控制的宏观物理量来实现对微观物理量电子电量的测量。通过这次实验，让我对密里根油滴实验得到更充分地了解和认识。