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  • 密立根油滴实验报告 密立根油滴实验实验报告 密立根(R.A.Millikan)在 1910-1917年的七年间,致力于测量微小油滴上 所带电荷的工作,这即是著名的密立根油滴实验,它是近代物理学发展过程中 具有重要意义的实验。...

    41528d3028836879cd698677c3999917.gif密立根油滴实验报告

    密立根油滴实验实验报告 密立根(R.A.Millikan)在 1910-1917年的七年间,致力于测量微小油滴上 所带电荷的工作,这即是著名的密立根油滴实验,它是近代物理学发展过程中 具有重要意义的实验。密立根经过长期的实验研究获得了两项重要的成果:一 是证明了电荷的不连续性。即电荷具有量子性,所有电荷都是基本电荷e 的整 数倍;二是测出了电子的电荷值—即基本电荷的电荷值 19 10 ) 002 . 0 602 . 1 (     e 库仑。 本实验就是采用密立根油滴实验这种比较简单的方法来测定电子的电荷值 e。由于实验中产生的油滴非常微小(半径约为 9 10  m,质量约为 15 10  kg) ,进行 本实验特别需要严谨的科学态度、严格的实验操作、准确的数据处理,才能得 到较好的实验结果。【实验目的】 1. 验证电荷的不连续性,测定基本电荷的大小。 2 . 学会对仪器的调整、油滴的选定、跟踪、测量以及数据的处理。 【实验仪器】 密立根油滴仪,显示器,喷雾器,钟油 【实验仪器介绍】 密立根油滴仪包括油滴盒、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、喷雾器等部分组成。MOD-5 型油滴仪的外形以实验装置图如图 1所示,其改进为用 CCD 摄像 头代替人眼观察,实验时可以通过黑白电视机来测量。 图 1 MOD5 型油滴仪 油滴盒是由两块经过精磨的平行极板(上、下电极板)中间垫以胶木圆环 组成。平行极板间的距离为d。 胶木圆环上有进光孔、观察孔和石英窗口。油 滴盒放在有机玻璃防风罩中。上电极板中央有一个 0.4mm 的小孔,油滴从油 雾室经过雾孔和小孔落入上下电极板之间,上述装置如图 2所示。油滴由照明 装置照明。油滴盒可用调平螺丝调节,并由水准泡检查其水平。 电源部分提供四种电压 (1)2.2伏特油滴照明电压。 (2)500伏特直流平衡电压。该电压可以连续调节,并从电压表上直接读出,还可由平衡电压换向开关换向,以改变上、下电极板的极性。换向开关倒 向“+”侧时,能达到平衡的油滴带正电,反之带负电。换向开关放在“0”位 置时,上、下电极板短路,不带电。 (3)300伏特直流升降电压。该电压可以连续调节,但不稳压。它可通过 升降电压换向开关叠加(加或减)在平衡电压上,以便把油滴移到合适的位置。 升降电压高,油滴移动速度快,反之则慢。该电压在电表上无指示。 (4) 12V 的 CCD 电源电压。 8.油滴仪托板 7.铝质下电极 6.上下电极绝缘电圈 5.铝质上电极 4.油滴盒防风罩 3.油雾孔开关 2.油雾室 1.油雾室提把 10.油滴喷雾口 9.油雾室上盖 12.上电极压簧 11.油雾孔 14.油滴盒绝缘座 13.上电极电源的插孔 15.照明孔 16.漫反射屏 图 2 油滴盒剖面图 【实验原理】 图 3 实验中,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, 如图 3所示。油滴在喷射时由于摩擦,一般都会带电。设油滴的质量为 m,所 带电量为 q,加在两平行极板之间的电压为 V,油滴在两平行极板之间将受到 两个力的作用,一个是重力 mg,一个是电场力 d V q qE  。通过调节加在两极板 之间的电压 V,可以使这两个力大小相等、方向相反,从而使油滴达到平衡, 悬浮在两极板之间。此时有d V q mg (1) 为了测定油滴所带的电量 q,除了测定 V 和 d外,还需要测定油滴的质量m。但是,由于 m 很小,需要使用下面的特殊方法进行测定。 因为在平行极板间未加电压时,油滴受重力作用将加速下降,但是由于空 气的粘滞性会对油滴产生一个与其速度大小成正比的阻力,油滴下降一小段距 离而达到某一速度v 后,阻力与重力达到平衡(忽略空气的浮力) ,油滴将以此 速度匀速下降示。 由斯托克斯定律可得mg v a f r     6(2) 其中,  是空气的粘滞系数, a 是油滴的半径(由于表面张力的作用,小油滴 总是呈球状) 。 设油滴的密度为  ,油滴的质量 m 可用下式表示   3 3 4 a m (3) 将(2)式和(3)式合并,可得油滴的半径为g v a   2 9 (4) 由于斯托克斯定律对均匀介质才是正确的,对于半径小到 10 -6 m 的油滴小 球,其大小接近空气空隙的大小,空气介质对油滴小球不能再认为是均匀的了, 因而斯托克斯定律应该修正为 aP b v a f r   1 6   式中b为一修正常数,取 6 10 17 . 6    b cmHg m  ;P 为大气压强,单位是 cmHg。 利用平衡条件和(3)式可得 aP b g v a    1 1 2 9  (5) 上式根号下虽然还包含油滴的半径 a ,因为它是处于修正项中,不需要十分精 确,仍可用(4)式来表示。将(5)代入(3)式得                    2 3 1 1 2 9 3 4 aP b g v m(6) 当平行极板间的电压为 0时,设油滴匀速下降的距离为 l ,时间为 t ,则油 滴匀速下降的速度为 t l v (7) 将(7)式代入(6)式,再将(6)式代入(1)式得 V d aP b t l g q                 2 3 1 1 2 18   (8) 实验发现,对于同一个油滴,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值 n V 。研究这些电压变化的规律可以发现,他们 都满足下面的方程 n d q ne mg V   式中   , 2 , 1    n ,而e 则是一个不变的值。 对于不同的油滴,可以证明有相同的规律,而且e 值是相同的常数,这即 是说电荷是不连续的,电荷存在着最小的电荷单位,也即是电子的电荷值e。 于是, (8)式可化为n V d aP b t l g ne                 2 3 1 1 2 18   (9) 根据上式即可测出电子的电荷值 e,验证电子电荷的不连续性。【实验内容与步骤】 (一) (一) 仪器调节 1.将油滴照明灯接 2.2V 电源,平行极板接 500V 直流电源,电源插孔都在电 源后盖上。 2.调节调平螺丝,使水准仪的气泡移到中央,这时平行极板处于水平位置,电 场方向和重力平行。 3.将“均衡电压”开关置于“0”位置, “升降电压”开关也置于“0”位置。 将油滴从喷雾室的喷口喷入,视场中将出现大量油滴,犹如夜空繁星。如果油 滴太暗,可转动小照明灯,使油滴更明亮,微调显微镜,使油滴更清楚。 (二) (二) 测量练习 1.练习控制油滴:当油滴喷入油雾室并观察到大量油滴时,在平行极板上加上 平衡电压(约 300V 左右, “+”或“-”均可) ,驱走不需要的油滴,等待一至 二分钟后,只剩下几颗油滴在慢慢移到,注意其中的一颗,微调显微镜,使油 滴很清楚,仔细调节电压使这颗油滴平衡;然后去掉平衡电压,让它达到匀速 下降(显微镜中看上去是在上升)时,再加上平

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  • 大学物理,结课实验报告,密立根油滴实验报告,有截图,有步骤,应付作业的不二之选哈哈哈,有需要的小伙伴可自行下载吖
  • 大学物理实验报告系列之密立根油滴实验大学物理实验报告【实验名称】 密立根油滴实验 【实验目的】1.了解密立根油滴实验仪的结构以及利用油滴测定电子电荷的设计思想和方法。2.通过对带电油滴在重力场和静电场中...

    大学物理实验报告系列之密立根油滴实验

    大学物理实验报告

    【实验名称】 密立根油滴实验 【实验目的】1.了解密立根油滴实验仪的结构以及利用油滴测定电子电荷的设计思想和方法。2.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。【实验仪器】 MOD-5型密立根油滴仪【实验原理】1.测量原理利用油滴测量电子电荷的基本思想是:带电油滴在电场、重力场以及空气阻力的共同作用下,将静止或作匀速运动,通过测量所加电场的电压和匀速运动的速度,从而测出带电油滴所带电量。进而测量不同的油滴所带电量,由测量的数据可以发现油滴的电量是不连续的,并存在最大公约数,这个最大公约数也就是基本电荷,即电子所带电量。

    设油滴质量为,带电量为,在极板间不加电压,且不忽略空气浮力的情况下,油滴将受到了两个力的共同作用(如图5.8-1):重力和油滴运动时空气的粘滞力(5.8-1)式中,和分别为油滴的半径和运动速度,为空气的粘滞系数。开始时油滴加速下降,由于空气阻力的作用,最后二个力达到平衡,油滴作匀速运动,此时油滴的速度写为,则(5.8-2)在两极板之间加电压为后,三力达到平衡,油滴作匀速运动,此时的速度写为,则有(5.8-3)联立求解以上二式,可得到(5.8-4)由于表面张力和空气悬浮的原因,油滴总是呈小球状。设油的密度为,油滴的质量克表示为(5.8-5)有(5.8-2)和(5.8-5)式可得油滴的半径:(5.8-6)考虑到油滴的半径非常小,空气不能视为连续介质,空气的粘滞系数应作相应的修改,经修正后的油滴质量半径可写为(5.8-7)式中,修正常数,为空气压强。实验时取油滴匀速上升和匀速下降的距离相等,均为,测出油滴匀速下降的时间为,匀速上升的时间为,则。,(5.8-8)把(5.8-8)和(5.8-7)代入到(5.8-4)中,得到油滴所带电量的表述式:(5.8-9)调节平板间的电压,使油滴静止下来,则有,,则上式简化为(5.8-10)【实验内容】 静态法测量。选好一颗适当的油滴,加平衡电压,使之基本不动。加升降电压,让油滴缓慢移动至视场上方某一刻度线上,记下平衡电压。去掉平衡电压,油滴开始加速下降,当达到匀速时开始计时,记下此时下降的距离和时间。要求对每一颗油滴测量5~8次,并选择至少5颗不同的油滴进行测量。使用公式(5.8-10)计油滴的电荷。【数据表格与数据记录】1234521723020621620823.7119.8723.4119.5823.32基本电荷的电量

    【小结与讨论】1.一般要选平衡电压高一些,去掉平衡电压后下落时间长一些的油滴,这样测出的e值为什么准确可靠?下落时间长的油滴m小,带的电荷量也少,可以减少由于摩擦产生的额外电量影响实验2. 密立根油滴实验中,向油雾室喷油时为什么要使两极板短路?由于两极板间有电容的存在,在通电之后电容充电,用两根导线短路是为了电容放电,消除极板间的电场.若在向气室喷雾时,会由于电场的存在影响实验效果。

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  • 密立根油滴实验实验数据处理

    千次阅读 2020-10-30 21:21:52
    密立根油滴实验实验数据处理 要求写计算过程,其中数据可由此程序计算,其他可以随便写点过程(2333 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<math.h> #define Pi 3.14159265359 //定义...

    密立根油滴实验实验数据处理

    要求写计算过程,其中数据可由此程序计算,其他可以随便写点过程(2333

    #include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<math.h>
    #define Pi 3.14159265359      //定义圆周率的取值 
    #define DENSITY 981       //油滴的密度 
    #define b (6.17e-6)       //粘滞系数修正常数 
    #define g 9.801           //重力加速度 
    #define d 5e-3            //极板间距离
    #define l (1.5e-3)        //油滴匀速上升或下降的距离 
    #define p 76              //大气压强 
    #define e 1.60217733e-19         //元电荷 
    #define ETA (1.83e-5)     //粘滞系数 
    int main(){
        float q,U,tg,a,q1,x,te,k,vg,ve,s,y;	
    	int i,t,n,n2;
    	while (2>1)	{
    	      printf("平衡法请输入1,动态法请输入2,计算7组数据的平均值请输入3,结束程序请输入其他数字\n");
    		  scanf("%d",&t);      
    		  if (t==1){        
    		  	printf("请输入平衡电压U和下降时间tg,用空格隔开\n");         
    			scanf("%f %f",&U,&tg);        
    			a = sqrt((9*ETA*l)/(2*DENSITY*g*tg));        
    			k = ((18*Pi*d)/(sqrt(2*DENSITY*g)))*pow((ETA*l)/((1+(b/(p*a)))),1.5);        
    			vg = l/tg;        
    			q=k/U*pow((1/tg),1.5);        
    			q1=q/e;        
    			n=q1;        
    			if (q1-n>0.49) 
    				n++;        
    			q1=q/n;        
    			x=abs((q1-e)*10000/e);        
    			printf("平衡法总电荷值:%e\n电子数:%d\n电子平均电荷值:%e\n下降速度vg: %e\n与元电荷的误差:%3.2f%%\n\n",q,n,q1,vg,x/100);      
    		}      
    	else if (t==2){        
    		printf("请输入提升电压U、下降时间tg和上升时间te,用空格隔开\n");         
    		scanf("%f %f %f",&U,&tg,&te);         
    		a = sqrt((9*ETA*l)/(2*DENSITY*g*tg));        
    		k = ((18*Pi*d)/(sqrt(2*DENSITY*g)))*pow((ETA*l)/((1+(b/(p*a)))),1.5);        
    		vg = l/tg;        
    		ve = l/te;        
    		q=k/U*(1/tg+1/te)*sqrt(1/tg);        
    		q1=q/e;	    
    		n=q1;	    
    		if(q1-n>0.49)
    			n++;        
    		q1=q/n;        
    		x=abs((q1-e)*10000/e);        
    		printf("动态法总电荷值:%e\n电子数:%d\n电子平均电荷值:%e\n下降速度vg: %e\n上升速度ve: %e\n待求值a: %e\n待求值K :%e\n与元电荷的误差:%3.2f%%\n\n",q,n,q1,vg,ve,a,k,x/100);
    	}	  
    	else if (t==3){
    	    printf("请输入7个数据\n");            
    		s=0;           
    		for (i=1;i<=7;i++){               
    			scanf("%f",&y);               
    			s+=y;           
    		}           
    		s=s/7;           
    		printf("平均值为: %f\n",s);      
    	} 	  
    	else 
    		break;    
    		}
    	}
    
    
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  • 文档介绍:密立根油滴实验的计算机仿真在物理学史上,确定电子的荷质比并进而测定电子电量,是一件极有意义的工作。美国著名的实验物理学家密立根从1907年开始,在总结前人实验的基础上,着手电子电荷量的测量研究,后来...

    文档介绍:

    密立根油滴实验的计算机仿真在物理学史上,确定电子的荷质比并进而测定电子电量,是一件极有意义的工作。美国著名的实验物理学家密立根从1907年开始,在总结前人实验的基础上,着手电子电荷量的测量研究,后来改用微小的油滴作为带电体,进行基本电荷量的测量,证实了电荷的量子化,并于1911年宣布了实验结果。此后,密立根又继续改进实验,精益求精,提高测量结果的精度,在前后十余年的时间里,做了几千次实验,取得了可靠的结果,最早完成了基本电荷量的测量工作。电子的普遍存在从此得到令人信服的证明。密立根的实验设备简单而有效,构思和方法巧妙而简洁,他采用了宏观的物理规律来研究微观世界的量子特性,所得数据非常精确,无论在实验设计还是实验技巧都极其精妙,是一个著名的极具启发性的实验,因而被誉为实验物理的典范。本实验仿真用普通密立根油滴实验仪测定电子电量。【实验目的】1.掌握油滴法测定电子电量的基本原理和方法,测定电子电量并验证电荷量子化特性。2.培养严肃认真、一丝不苟的科学研究作风。【实验原理】参见§5.15相关内容。【实验内容】参见§5.15相关内容。【上机操作】主窗口、主菜单简介在大学物理仿真实验主界面选中“油滴实验”即进入本实验主窗口,如图7.8-1所示。当鼠标器指向参考书图标时,会弹出“实验原理”提示信息,单击该图标,即弹出“实验原理”子窗口,包括“实验简介”、“实验原理”、“实验装置”、“预****思考题”、“实验内容”及“返回”诸选项,选中某一选项,即显示相关内容。当鼠标器指向仪器箱图标时,会弹出“开始实验”提示信息,单击该图标,即弹出“实验仪器”子窗口,可根据实验内容进行仿真实验。当鼠标器指向记事本图标时,会弹出“数据处理”提示信息,单击之即可进行数据处理。欲退出本实验,单击主窗口右下方的退出图标即可。图7.8-1主窗口图7.8-2实验仪器窗口仿真操作点击仪器箱图标进入“实验仪器”子窗口,如图7.8-2所示。根据提示信息,首先单击水准泡,会弹出水准泡调节窗口,调节三个螺钉使仪器水平,调节好后,按“确认”按钮退出。然后单击显微镜调节螺丝,将弹出显微镜焦距调节窗口,如图7.8-3所示。旋转显微镜调节螺丝,使分划板刻度线清晰,调节好后,按“确认”按钮退出。图7.8-3显微镜调节窗口图7.8-4测量窗口单击电压表图标,即可进入实验状态。单击电源开关,可打开仪器电源。平衡电压可控制加在油滴盒上、下平行极板间电压的大小,两极板的极性可由其换向开关改变。先将平衡电压置于“0”位置,然后用鼠标器左、右键旋转“平衡电压”旋钮,使平衡电压预置在250V左右。升降电压是加在油滴盒上、下极板间的直流调整电压,在0~150V范围内连续可调,极性由其换向开关控制。该电压叠加在平衡电压上以便把油滴移到合适的位置进行测量。先将升降电压换向开关置于“0”位置,然后用鼠标器左、右键旋转“换向电压”旋钮,调整其大小。调整升降电压时屏幕无显示,一般将其右旋过半程以上。做好以上调节后,即可进行测量练****在油滴盒图标上点击,即弹出测量窗口,如图7.8-4所示。点击喷油按钮,视场中即有大小不一、速度各异的若干油滴出现,并由下向上运动,这时,要注意寻找大小适中、速度较慢的油滴,以便作为观测对象。然后,将平衡电压换向开关扳到“+”或“-”位置,观察选中油滴的运动方向及快慢,调节平衡电压使其速度减小并趋于零(能

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  • 密立根油滴实验数据

    2013-11-10 10:09:24
    实验数据 大学物理 cdd密立根油滴实验数据处理 含部分数据
  • 密立根油滴实验数据处理c语言代码,这个代码经过我的反复修改与检验,其处理数据的准确度大幅提高
  • 密立根油滴实验数据处理表格(北理) 请在下降时间和平衡电压栏输入,在电量和电荷数栏查看结果.
  • 密立根油滴实验数据处理(平衡法和动态法) 平衡法 //平衡法 #include <iostream> #include <cmath> using namespace std; int main() { float q,t,r,u,x,x1,x2,n1,e1,n2,p1,E; float p2=981,g=9....
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  • 密立根油滴实验

    千次阅读 2017-05-21 14:05:33
     cout第"组实验数据";  cout请输入所测电压值U/v:";  cin>>voltage;  cout请输入所测时间数据t/s(第1~6次并以空格隔开):";  double time = 0;  double total_times = 0;  for(int i = 0;i ; i++)...
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  • 物理实验数据处理(c语言)

    千次阅读 2018-10-14 17:11:28
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空空如也

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密立根油滴实验报告数据