密立根油滴法测定电子电荷；由美国实验物理学家密立根首先设计并完成的密立根油；由于密立根油滴实验设计巧妙，方法简便，设备简单，；学习导航；实验原理；用喷雾器将油滴喷入两块相距为d的水平放置的平行极；mg=qE=q；即油滴的带电量q=mg?Udd（1）U；从式（1）可见，为了测出油滴的带电量q，需要测出；fr=6πrηv=mg（2）；式（2）中η是空气的粘滞系数
密立根油滴法测定电子电荷
由美国实验物理学家密立根首先设计并完成的密立根油滴实验，在近代物理学的发展史上是一个十分重要的实验，它证明了电荷的不连续性，并精确地测定了基本电荷e的数值，为实验上测定其它一些物理量提供了可能性。
由于密立根油滴实验设计巧妙，方法简便，设备简单，结果准确，所以历来是一个著名而有启发性的物理实验，尤其是它的实验设计思想更值得借鉴。
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，在油的喷射分散过程中，摩擦作用使得油滴带电，设油滴的质量为m，所带的电量为q，两极板间的电压为U，调节U ，可使油滴静止在某一位置。此时油滴在重力mg、静电力qE和空气浮力的作用下达到平衡状态。因为空气的密度比油的密度小得多，忽略空气对油滴的浮力作用，则在平衡状态下有
即油滴的带电量
从式（1）可见，为了测出油滴的带电量q ，需要测出U 、d和油滴的质量m 。m是一个微观量，无法从实验直接测量，需要采用特殊的方法间接测得：撤除平行板间电压，油滴在重力作用下加速降落，随即便有空气的粘滞阻力fr作用在油滴上，重力与粘滞阻力合作用的结果使得油滴很快达到以恒定速度v下落，此时粘滞阻力fr①与重力mg平衡。
fr=6πrηv=mg （2）
式（2）中η是空气的粘滞系数，r是油滴的半径（由于表面张力的原因，油滴总是呈小球状）。设油的密度为ρ，油滴的质量m可以用下式表示
4m=πr3ρ 3
9ηv1/2) 2ρg（3） 由式（2）和式（3），得到油滴的半径
将式（4）代入式（3）后，再代入式（1）可得 18πη3/2d3/2 q=??v(2ρg)1/2U
可见，如果测出v、d、U、η、ρ等宏观量，即可得q值。
密立根在当年的实验中发现，斯托克斯定律应用于非常小的油滴时，应该对粘滞系数η进行除以一个因子(1+b的修正②，其中b为修正常数，b=8.22×10?3m?Pa；p为pr
大气压强，单位为Pa。
式（5）中油滴匀速下降的速度v可通过测量在平行板电压为零状态下，油滴匀速下降的距离l和相应的时间t得到
将上式代入式（5）并考虑η的修正后，得 ??3/218ld πη???? （6） q=?????1/2??(2ρg)U1+?t?pr????
实验发现，对于某一颗油滴，如果我们改变它所带的电量q ，则能够使油滴达到平衡3/2的电压必须是某些特定值Un 。研究这些电压变化的规律发现，它们都满足下列关系
式中n=±1,±2,L。 由此可见，所有带电油滴所带的电量q，都是最小电量e的整数倍。这个事实说明，物体所带的电荷不是以连续方式出现的，而是以一个不连续的量出现，这个最小电量e，就是电子的电荷值
式（6）和式（7）是用平衡法测量电子电荷的理论公式。
①fr=6πrηv即为斯托克斯公式，可参阅马文蔚《物理学》（第四版），上册。高等教育出版社，1999，P48～49。
①修正项中的油滴半径可以用式（4）近似计算。
密立根油滴仪包括油滴盒系统、
油滴照明装置、调平系统、测量显微
镜、CCD电子显示系统、供电电源
以及计时器、喷雾器等部分。
MOD―5型油滴仪的外形和油
滴盒系统如图1和图2所示。
油滴室是由两块经过精磨的平行
极板（上、下电极板）中间垫以绝缘图1
MOD―5型油滴仪 圆环组成。平行极板间的距离为d。
绝缘圆环上有发光二极管的照明孔、显微镜观察孔和紫外线进光的石英玻璃窗口。油滴盒放在防风罩中。上电极板中央有一个Ф0.4mm的小孔，油滴从油雾室经油雾孔和小孔落入上下电极板之间。平行极板间油滴运动的情况通过防风罩外的显微镜成像，其图像经CCD电子显示系统转换后显示在监视屏幕上。
油滴下落的距离l可通过视场所见的分划板刻度尺（图3）测量。该分划板刻度尺标示的垂直总刻度是3.00mm。油滴的运动时间，由数字计时器测定。
油滴盒可用调平螺丝调节水平，并由水平仪进行检查。
油滴盒系统 图3
分划板的刻度
MOD―5型油滴仪装有紫外线光源，按下显微镜筒右侧面板上的汞灯按钮，紫外光（λ=253.7nm）通过石英玻璃窗口进入油滴室内，可使油滴室内空气电离后改变油滴所带的电量q。
电源部分提供四种电压
① 500V直流工作电压：接平行极板，使两板板间产生电场。该电压可连续调节，电压值显示在数字电压表上。电压由工作电压选择开关控制。工作电压选择开关分三档，“平衡”档提供极板平衡电压；“下落”档除去平衡电压，使油滴自由下落；“提升”档是平衡电压上叠加了一个200V左右的电压，将油滴从视场的下端提升上来，以备下次测量。
② 200V左右的提升电压。
③ 5V的数字电压表，数字计时器，发光二极管等的电源电压。
④ 12V的CCD电源电压。
1. 调整仪器
将仪器放平，调节仪器底部左右两只调平螺丝，使仪器水平。仪器预热10分钟。 将油从油雾室旁的喷雾口喷入（喷一次即可），微调测量显微镜的调焦手轮，这时视场中将出现大量清晰的油滴，犹如夜空繁星。
注意：调整仪器时，如需要打开有机玻璃油雾室，应先取消平衡极板上的电压；将工作电压选择开关放在“下落”位置。
2. 测量练习
练习控制油滴
在平行极板上加上平衡电压（约250V），工作电压选择开关置“平衡”档，驱走不需要的油滴，直到剩下几颗缓慢运动的油滴为止。注视其中的某一颗油滴，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，让它自由下降，下降一段距离后再加上“提升”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。
练习测量油滴运行的时间
任意选择几颗运动速度快慢不同的油滴，用计时器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，如此反复多练习几次，以掌握测量油滴运动时间的方法。
3. 正式测量
从式（6）可见，用平衡测量法实验时要测量的主要有两个量。一个是平衡电压U，另一个是油滴匀速下降一段距离l所需要的时间t。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l所需的时间t时，为了在按动计时器时有所思想准备，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l 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t后，油滴容易丢失，影响重复测量。一般取l = 0.200cm比较合适。
对同一颗油滴应进行6~8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，要微调测量显微镜的调焦手轮跟踪油滴。
用同样方法分别对6~8颗油滴进行测量。
4. 数据处理
有关数据已知如下：
ρ=981kg?mˉ3
重力加速度
g=9.80m?sˉ2
空气的粘滞系数
η=1.83×10ˉ5kg?mˉ1?sˉ1
油滴匀速下降的距离取
l=2.00×10ˉ3m
b=8.22×10ˉ3m?Pa
p=1.013×105Pa
平行极板距离
d=5.00×10ˉ3m
将以上数据代入式（6）得
q=1.43×10?14
[t(1+0.02t)3
由于油的密度ρ和空气的粘滞系数η都是温度的函数，重力加速度g和大气压强p又随实验地点和条件的变化而变化，因此，上式的计算是近似的。一般情况下，这样的计算引起的误差约1%。
为了证明电荷的不连续性，并得到基本电荷e值，应对实验测得的各油滴的电量q求最大公约数。这个最大公约数就是基本电荷e值。但由于教学实验条件的限制，要从几组数据中求出q的最大公约数难以实现。现采用“倒过来验证”的办法进行数据处理，即用公认的电子电荷值e = 1.60×10ˉ19C去除以实验测得的电量q，得到一个接近于某个整数的数值，这个整数就是油滴所带的基本电荷的数目n。再用这个n去除以实验测得的电量，即得电子电荷值e。
5. 仔细观察显微镜视场中看到的大小、明暗、降落快慢各异的油滴的表现，分析如何选择合适的油滴作为你的测量对象，阐述你选择油滴的观点。对所选油滴跟踪测量，验证电荷的不连续性并测定电子电荷值e。
1. 实验中，有时油滴有漂移现象，例如油滴作定向漂移或作乱漂移，试分别分析其产生的原因和解决的方法。
2. 甲乙两同学都用倒过来验证的方法处理数据。甲同学跟踪测定一个油滴得到的数据是/e=1.90，乙同学跟踪测定一个油滴得到的数据是/e=9.25，e乙=/9比e甲=/2更接近电子电荷的公认值e ，乙同学认为他选择的油滴比甲同学的油滴更合适些，你的观点如何？
1. 利用紫外线光源照射油滴可以改变油滴的带电量，显然，油滴带电量的变化值为
Δq=Δn?e（Δn为整数）
通过对Δq的测量，也可以找到基本电荷值e。
自拟实验方法和数据处理方法。
改变油滴带电量的操作方法：按下汞灯按钮约5秒钟，油滴的运动状态发生改变，此时油滴的带电量即发生了变化。变化量的大小，由紫外线强弱和照射时间决定，一般Δn
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突然静止就是减速过程非常短暂，是可能的。 可能是平衡电压下油滴运动比较慢，或者是油滴的斯托克斯系数很大，空气阻力很大。 你再仔细看看，应该还是有一个短暂的减速过程的。
一个质量为m的带负电的油滴恰能静止于板间说明下极板是带负电荷，上极板是带正电荷。或者说上极板是高电势。要使带电油滴向上运动，应该增大二极板之间电压。其它电阻阻值都不变，减小R1; 其它电阻阻值都不变时，增大R2; 其它电阻阻值都不变时，
平衡电压是给油滴一个电场力的作用，使油滴静止。升降电压就是使油滴升降时所加的电压
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电压为U时油滴上升，说明电场向上，则-U时电场向下，油滴向下运动 设空气阻力与速率的比例系数为k，则 无电场时，有 kv=G 电压为U时，有 kv+G=qU/d 电压为-U时，有 ku=G+qU/d 解得 u=3v 选C
这是大学物理实验的呢，还没做这来 密立根油滴实验 山东农业大学物理实验教学中心 密立根(Robert Andrews Millikan)是著名的实验物理学家.1913年,他以闻名的油滴实验证实电子的存在,并测定了电子的电荷值,电子的普遍存在从此得到令人信服的证
如果排除仪器本身问题，还可能是因为：（1）油滴蒸发或吸附导致质量或电荷改变，（2）油滴在运动中与空气摩擦或放电导致电荷量改变 目前油滴的实验大多数用的是钟油，蒸发的可能性很小，但是如果放置久了或者没有密封好，油中吸附了水分，或者变
sunny101973
变阻器R1处于某位置时,A、B两板间的带电油滴静止电场强度减弱,油滴受到的电场力减小,油滴向下运动。两端电压增大,场强增大,油滴受电场力增大,向上运动
用平均速度求解 -V1t/2=(V2-(-V1))t/2得 V2=-2V1很明显a1=V1/t,a2=(V2-V1)/t=-3a1
不用画图，能说清楚。受力分析，总共3个力：重力G 、电荷力 Ue 、阻力 随速度变，可写为 f= cv (c是未知系数) （这里的物理量都表示大小，不涉及方向。多年不做物理，我用的物理量和通用的物理量表示字母可能不同，体谅） 第一种情况： 受力平衡厦门理工学院--物理教学实验中心
&&&实验教学
体制与管理
设备与环境
油滴法测电子电荷实验
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调整水平―→设定平衡电压―→喷入油滴―→聚焦调节―→选择油滴―→微调平衡电压―→提升电压―→撤销板极电压―→时间测量―→记录数据―→时间复位，……．
微调平衡电压―→提升电压―→撤销板极电压―→计时―→记录―→复位，……．
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密立根油滴实验——电子电荷的测量
密立根 (Robert Andrews Millikan，，美国物理学家) 于1907年开始，经历7年时间，用油滴法直接证实了“电”的不连续性，并用实验的方法直接测量了电子的电荷量，这就是著名的密立根油滴实验，它是近代物理学发展史中具有重要意义的实验。因对基本电荷和光电效应的工作，密立根荣获1932年度诺贝尔物理学奖。 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e。
2．了解、掌握密立根油滴实验的设计思想、实验方法和实验技巧。
用油滴法测量电子的电荷，需要测量油滴的带电量q，可以用静态（平衡）测量法或动态（非平衡）测量法测q，也可以通过改变油滴的带电量，用静态法或动态法测量油滴带电量的改变量。测量方法分析如下：
一．静态（平衡）测量法。
用喷雾器将油喷入两块相距为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，两块极板间的电压为U，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。如图（4.8-2）所示。如果调节两极板间的电压U，可使这两
个力达到平衡，这时
（4.8-1） d
从式（4.8-1）可见，为了测出油滴所带电量q，除了需测定平衡电压U和极板间距离d外，还需要测量油滴的质量m。因为m很小，需要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，由于空气粘滞阻力的作用，下降一定距离达到某一速度vg后，阻力与重力mg平衡，如图4.8-3所示（空气浮力忽略不计），fr油滴将匀速下降 。根据斯托克斯定律，油滴匀速下降时
f?6?a?vg?mg
式中，?是空气的粘滞系数；a是油滴的半径（由于表面张力的原因，油滴总是呈小球状）。设油的密度为?，油滴的质量可以用下式表示
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