(1)首先要调节调平螺丝,将平行电极板调到水平,使平衡电场方向与重力方向平行以免一起实验误差。
(2)为了使望远镜迅速、准确地调焦在油滴下落区,可将细铜丝或玻璃丝插入上盖板(8)的小孔中,此时上下极板必须处于短路状态,即外加电压为零,否则将损坏电源或涉及人身安全。调整目镜使横丝清晰、位置适当,调整物镜位置使铜丝或玻璃丝成像在横丝平面上,并调整光源,使其均匀照亮,背景稍暗即可。调整好后望远镜位置不得移动。取出铜丝或玻璃丝(此点切不可忘记!),盖好屏幕盒盖板。
(3)喷雾器是用来快速向油滴仪内喷油雾的,在喷射过程中,由于摩擦作用使油滴带电,为了在视场中获得足够供挑选的油滴,在喷射油雾时,一定要将油滴仪两极短路。(请思考,若不短路,对实验有何影响?)
当油雾从喷雾口喷入油滴室内后,视场中将出现大量清晰的油滴,有如夜空繁星。试加上平衡电压,改变其大小和极性,驱散不需要的油滴,练习控制其中一颗油滴的运动,并用停表记录油滴经过两条横丝间距离所用的时间。
为了提高测量结果的精确度,每个油滴上、下往返次数不宜少于7次,要求测得9个不同的油滴或一个油滴所带电量改变7次以上。
3.读取实验室给定的其他有用常数,计算电荷的基本单位(数据处理方法不限),并选取一个油滴计算所带电荷的标准偏差
?q。 q六、实验要求:
1.选择大小适中的带电油滴,(一般在直径1mm左右).调节平衡电压,使油滴平衡。
2.在重力场中测油滴下落时间t,每个油滴重复7次,下降距离取1mm(4格),测9个不同的油滴。
3.将所有数据输入微机进行数据处理。 4.回答思考题1,2。
七、数据处理:
1.实验原始数据: 油滴编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
2.数据处理结果: 油滴编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 总平均值
电荷数q 1.52?10?18 4.68?10?18 4.54?10?18 4.46?10?18 1.85?10?18 4.55?10?18 平衡电压/V 132 125 102 104 324 240 91 422 183 1 8.07 4.03 4.63 4.71 3.89 2.65 5.44 2.22 4.35 2 7.91 4.03 4.67 4.67 3.88 2.69 5.49 2.25 4.41 3 下落时间t/s 4 7.85 3.95 4.57 4.57 3.87 2.63 5.47 2.27 4.37 5 7.85 4.01 4.63 4.56 3.95 2.64 5.42 2.22 4.33 6 8.07 3.93 4.65 4.71 3.95 2.63 5.42 2.27 4.31 7 7.95 3.97 4.69 4.62 3.97 2.69 5.57 2.25 4.31 7.96 3.98 4.61 4.61 3.89 2.65 5.39 2.29 4.31 电子数n 9 29 28 27 11 28 24 20 17 —— e值 1.59?10?19 1.59?10?19 1.60?10?19 1.60?10?19 1.60?10?19 1.60?10?19 误差 0.38% 0.16% 0.36% 0.025% 0.35% 0.015% 0.48% 0.33% 0.32% 0.11900% 3.96?10?18 3.33?10?18 2.80?10?18 1.59?10?19 1.59?10?19 1.59?10?19 1.59?10?19 —— 八、思考题:
1.为什么必须使用油滴作匀速运动或静止?实验室中如何保证油滴在测量范围内作匀速运动? 答:
(1)密立根油滴实验测量电子电荷的基本思想是使带电油滴在测量范围内处于受力平衡的状态。这是因为,若油滴受力不平衡,则油滴的加速度无法测量,而且由于速度的易变性,导致油滴所受的黏滞阻力经常改变,运动方程会非常复杂,甚至无法解出结果;而若油滴匀速运动或静止,则油滴的加速度为0,且所受黏滞阻力不变,所受力维持平衡。故必须使油滴作匀速运动或静止。
(2)其实油滴由静止到运动,再从运动到静止,不可能一直保持匀速运动,但是,实验中保持对油滴施加的电压不变,使油滴受力平衡,只有在开始运动和停止运动的瞬间为加速运动,可忽略不计,即保证了油滴在测量范围内作匀速运动。
2.怎样区别油滴上电荷的改变和测量时间的误差? 答:
若油滴上电荷改变,则它所需的平衡电压会随之改变。
若是测量时间产生的误差,则测量值应落在[-3σ,3σ]区间上。 综上所述,若测量结果落在[-3σ,3σ]区间外,则是由油滴电荷改变而导致的,而测量时间的误差则是无法避免的。