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【大学物理实验】密立根油滴实验讲义

密立根油滴实验讲义,仅供参考。

密立根油滴实验

Millikan Oil-Drop Experiment

【实验目的】

1. 了解密立根油滴仪的结构,掌握利用油滴测定电子电荷的设计思路和方法。 2. 了解CCD图像传感器的原理和电视显微测量方法。

3. 用平衡法和动态法(选做)测量电子电量的大小,验证电子电荷的量子化特性。 4. 感受和体验物理经典真滋味 ……

【预备问题】

1. 密立根利用油滴测定电子电荷的基本原理和设计思路是什么?

2. 什么是静态(平衡)测量法和动态(非平衡)测量法?两种方法有何不同与优缺点?测量中需注意哪些问题?

3. 为什么必须保证油滴在测量范围内做匀速运动或静止?怎样控制油滴运动? 4. 使用油滴喷雾器应注意什么问题?若喷油后,在显示器看不到油滴如何处理? 5. 如何判断油滴盒内平衡极板是否水平?不水平对实验结果有何影响? 6. 用CCD成像系统观测油滴比直接从显微镜中观测有何优点?

【实验背景】

1897年,英国物理学家汤姆逊(Thomson, Joseph John)发现了电子,又测量了这种基本粒子的比荷(荷质比),并证实了这个比值是唯一的。因此,电子的电荷量的测量成为当时物理学家面临的重大课题。

1917年,美国物理学家密立根(Robert Andrews Millikan)历经9年苦心钻研,以卓越的研究方法和精湛的实验技术,设计了油滴实验,经过上千次测量,最早从实验上测得电子电荷的精确数值为e=1.60×10-19C;明确了电荷的量子化,具有不连续性。密立根油滴实验堪称物理学的经典实验,实验结果对近代物理学发展有重要意义,其实验思路和方法有着广泛应用,其实验原理至今仍在当代物理科学研究的前沿发挥着作用。密立根因此获得了1923年的诺贝尔物理学奖。

目前,测量电子电荷的最好结果为:e=(1.60217733±0.00000049)×10-19C。

【实验原理】

用油滴法测量电子的电荷e,可以用静态(平衡)测量法或动态(非平衡)测量法,也可以通

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