电子电荷的测定

电子电荷的测定第1页，课件共14页，创作于2023年2月

密立根油滴法测定电子电荷

——CCD电子显示技术的应用由于电在科学技术上的广泛应用及物质的电结构理论的发展，促使人们对电的本质作更深入的研究。美国物理学教授密立根于1907年开始，经历七年时间，用油滴法直接证实了“电”的不连续性，并用实验方法直接测量了电子的电荷值，并令人信服的揭示了电子的量力本性。这就是著名的密立根油滴实验，它是近代物理学发展中具有重要意义的实验。密立根等获1923年诺贝尔物理学奖。本实验采用一种比较简单的方法来测量电子的电荷量。由于实验时喷出的油滴非常微小，它的半径约10-6m，质量约10-15Kg，这就需要严格，认真地进行实验，才能得到比较好的实验结果。第2页，课件共14页，创作于2023年2月

实验目的：1、通过密立根油滴实验来验证电荷的“量子化”，即电量是不连续的，而是基本电荷的整数倍。2、用平衡测量法测定电子的电荷量e。3、培养学生严肃认真的科学态度和一丝不苟的工作作风。

第3页，课件共14页，创作于2023年2月图22--1实验原理图dVqEmg.油滴受力图frmgVg.实验原理：1、基本原理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，油在喷射时由于摩擦，一般都是带电的。设油滴的质量为m，所带电量为q，两极板间所加的电压为V，则油滴在平行极板间将同时受到两个力的作用，一个是重力mg，一个是静电力qE，两力方向如图22--1所示。如果调节两极板间的电压，可使两力达到平衡，此时第4页，课件共14页，创作于2023年2月固有（1）可见测出了V、d、m，即可知道油滴的带电量q。由于m很小，必须采用特殊的方法才能加以测定。2、油滴质量m的测定（2）3、匀速下降速度的测定（3）第5页，课件共14页，创作于2023年2月实验发现，对于同一颗油滴，如果我们改变它所带的电量，则能够使油滴达到平衡的电压必须是某些特定的值Un，这就表示与它相对应的电量是不连续的，即式中，而e则是一个不变的值。

4、理论计算公式第6页，课件共14页，创作于2023年2月

对于不同的油滴，可以发现有同样的规律，而且e值是q1，q2……qn的最大公约数，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。（4）上式就是用静态平衡法测定油滴所带电荷的理论公式。第7页，课件共14页，创作于2023年2月

实验内容与步骤：测定油滴所带电荷量，验证电荷的“量子化”；计算电子电荷e值，并与公认值比较。

1、仪器调整（1）油滴盒水平调节。（2）显微筒前端和底座前端对齐。（3）喷雾，要求观察到清晰可见的油滴。

2、测量练习（1）练习控制油滴。（2）练习测量油滴运动的时间，即测量速度。（3）练习选择油滴。①平衡电压约200～300V左右。②油滴匀速下降时间约10～25s左右。第8页，课件共14页，创作于2023年2月③目视油滴直径在0.5～1mm左右。④油滴运动距离取L＝1.5mm比较合适。

3、正式测量用平衡测量法实验时要测量两个量：（1）一个是平衡电压V；（2）一个是油滴匀速下降一段距离l所需要的时间t。由于有涨落，对同一颗油滴必须进行6～10次测量。同时还应该对不同的油滴（不少于5个）进行反复测量。这样才能验证不同油滴所携带的电荷是否是基本电荷，即电子电荷的整数倍。

注意事项：1、对选定油滴进行跟踪测量时，如油滴的像变的模糊，应随时将显微镜微调。2、考虑到平衡电压太小时，结果不易精确，平衡电压应选取150～250V为宜。第9页，课件共14页，创作于2023年2月仪器介绍：密立根油滴实验仪第10页，课件共14页，创作于2023年2月上、下电极CCD

落油孔显微镜电源开关K1K2K3平衡电压第11页，课件共14页，创作于2023年2月

分化板:

+200V00.00s.第12页，课件共14页，创作于2023年2月密里根油滴实验数据表格（平衡测量法）enq

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