云南大学物理实验教学中心 实验报告
c、测量平衡电压必须经过仔细的调节, 而且应该将油滴悬于分格板上某条横刻度线附近, 以便准确判断出油滴是否静止。在每次测量时都要仔细调节“平衡”电压,以减小测量的随机误差和因油滴挥发、质量减少使平衡电压发生变化。 d、在测量油滴匀速下降距离L 所需的时间t 时, 选定测量的这段距离的位置也会影响测量的误差大小。若L 的距离太靠近上极板,极板上的小孔有气流,电场变得不均匀, 影响测量结果; 如果太靠近下极板, 测量完时间t ,油滴容易丢失,影响重复测量。为保证油滴匀速下降,应让油滴下落一段距离再测量,测量的某段距离应选择在平行板的中央部分。
e、油滴的质量很小,会出现热扰动和布朗运动,在判断油滴平衡位置时存在着运动的涨落,造成误差。这种误差不是测量引进来的,而是微观事件本身具有的。因此, 对于同一颗油滴必须进行多次测量(10 次左右) , 同时还应该对不同的油滴(不少于5 个)进行反复测量。 3、总的随机误差的计算 本实验要测量的只有两个量:一个是平衡电压Un ,另一个是油滴匀速下降一段距离所需要的时间t. 实验中需要对同一颗油滴进行了多次测量, 并且对不同的质量的油滴也进行反复测量, 在统计误差减小到一定程度后,误差计算过程主要考虑随机误差,根据本实验的计算公式式(10) 对质量相同的油滴重复测量(约10 次) 得到测量量Un、t , 按照独立变量的误差传递式可以求得间接测量量q的随机误差。 如果在一系列测量值中混有异常值, 会歪曲实验结果。计算间接测量量q的平均值之前,要对实验得出的可疑数据进行判断,只有剔除异常值,才能符合客观实际。判断测量值中是否含有异常值,在统计学中已建立了多种准则,在测量次数较小时,即使存在异常值也很难剔除。目前应用最多的是肖维勒准则, 其原理如下:在n 次测量中,取不可能发生的个数为1/ 2 ,这可以和舍入误差中的0. 5 相联系, 误差不可能出现的概率为
P(outsidetsus?)?1?P(winthintsus?) (11)
式(11) 中,tsus?Xsus?X?x为可疑值xsus?n与平均值x(包含所有测量值) 的差距和标准偏差
的比值。那么对正态分布而言,误差不可能出现的概率为
11?2?12x21 exp(?)dx????n22n?n?n?(1?11)?0.5?1? 2n4n也可以通过查表得ωn。再用不同质量的油滴反复测量, 把求得的一组q值通过找最大公约
数或用作图法拟合求出基本电荷e的值。
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