基于Labview的密立根油滴实验的数据处理

1、基于Labview对密立根油滴实验的数据处理2009263085 周启超物理学类摘要:本文主要内容是利用Labview对密立根油滴实验数据处理。其中主要描述了密立根油滴实验的基本原理,人为自行输入数据,由labview编程,计算机自行处理数据,以及自行绘制函数图象。关键词:密立根油滴实验Labview编程数据处理绘制图象引言: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。用Labview处理数据,跳过人为计算过程,减小人为计算的误差。1.L

2、abview简介:LabVIEW(laboratory virtual instrument engineering workbench实验室虚拟仪器工程工作平台,是一个基于G语言的图形编程开发环境,它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受,视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。它含有种类丰富的函数库,科学家和工程师们利用它可以方便灵活地搭建功能强大的测试系统。LabVIEW与Visual C+、Visual Basic等编程语言不同,后几种都是基于文本的语言,而LabVIEW则是使用图形化程序设计语言G语言,用框图代替了传统的程序代码,编程的过程即是使用图形符号表达程序行为的过程,源代码不

3、是文本而是框图。LabVIEW的框图中使用了丰富的设备和模块图标,与科学家、工程师们习惯的大部分图标基本一致,这使得编程过程和思维过程非常的相似。多样化的图标和丰富的色彩也给用户带来不一样的体验和乐趣。2.密立根油滴实验的原理;用喷雾器将油滴喷入电容器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降落,当重力与空气的浮力和粘滞阻力平衡时,它便作匀速下降,它们之间的关系是:mg=F1+B(1式中:mg油滴受的重力,F1空气的粘滞阻力,B空气的浮力。令、分别表示油滴和空气的密度;a为油滴的半径;为空气的粘滞系数;vg 为油滴匀速下降速度。因此油滴受

4、的重力为mg=4/3a3g(注:a3为a的3次方,以下均是,空气的浮力mg=4/3a3g,空气的粘滞阻力f1=6aVg (流体力学的斯托克斯定律, Vg表示v下角标g。于是(1式变为:4/3a3g=6aVg+4/3a3g可得出油滴的半径a=3(Vg/2g(-1/2(2当平行电极板间加上电场时,设油滴所带电量为q,它所受到的静电力为qE,E 为平行极板间的电场强度,E=U/d,U为两极板间的电势差,d为两板间的距离。适当选择电势差U的大小和方向,使油滴受到电场的作用向上运动,以ve表示上升的速度。当油滴匀速上升时,可得到如下关系式:F2+mg=qE+B(3上式中F2为油滴上升速度为Ve时空气的粘

5、滞阻力:F2=6aVe由(1、(3式得到油滴所带电量q为q=(F1+F2/E=6ad/(Vg+Ve(4(4式表明,按(2式求出油滴的半径a后,由测定的油滴不加电场时下降速度vg和加上电场时油滴匀速上升的速度ve,就可以求出所带的电量q。注意上述公式的推导过程中都是对同一个油滴而言的,因而对同一个油滴,要在实验中测出一组vg、ve的相应数据。用上述方法对许多不同的油滴进行测量。结果表明,油滴所带的电量总是某一个最小固定值的整数倍,这个最小电荷就是电子所带的电量e。3.实验数据处理的Labview编程 图1 图2 计算电荷的半径a数据处理的前面板 图3 计算油滴的电量q 图4 计算n并输入到电子表

6、格中2用xy图显示q与n 图5 图示q与n的前面板 图6 q与n的前面板的程序框图3误差分析图7 误差分析的前面板 图8 误差分析的程序框图 由于制作水平有限，对于输出数据的处理及分析，通过查阅资料，我们的预期处理方法 是作图法。 通过测量 N 个油滴的带电量， 画出线性关系, n 为自变量， 为因变量， 为斜率, q e m 个油滴对应的数据在 nq 坐标系中将在同一条过原点的直线上，若找到满足这一关系的 直线，就可以用斜率求得 e 值。 。 2009263085 Zhou Qichao physics class Abstract: This paper mainly on the use of Labview Millikan oil-drop experiment data processing. Which describes the Millikan oil-drop experiment the basic principle of human