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在密立根油滴實驗裝置中

發布時間:2022-08-12 16:30:14

① 密立根油滴實驗是怎樣操作的

密立根設置了一個均勻電場,方法是將兩塊金屬板以水平方式平行排列,作為兩極,兩極之間可產生相當大的電位差。金屬板上有四個小洞,其中三個是用來將光線射入裝置中,另外一個則設有一部顯微鏡,用以觀測實驗。噴入平板中的油滴可經由控制電場來改變位置。

為了避免油滴因為光線照射蒸發而使誤差增加,此實驗使用蒸氣壓較低的油。其中少數的油滴在噴入平板之前,因為與噴嘴摩擦而獲得電荷,成為實驗對象。

(1)在密立根油滴實驗裝置中擴展閱讀:

實驗背景

1897年湯姆生發現了電子的存在後,人們進行了多次嘗試,以精確確定它的性質。湯姆生又測量了這種基本粒子的比荷(荷質比),證實了這個比值是唯一的。許多科學家為測量電子的電荷量進行了大量的實驗探索工作。

電子電荷的精確數值最早是美國科學家密立根於1917年用實驗測得的。密立根在前人工作的基礎上,進行基本電荷量e的測量,他作了上百次測量,一個油滴要盯住幾個小時,可見其艱苦的程度。密立根通過油滴實驗,精確地測定基本電荷量e的過程,

實驗意義

密立根的實驗裝置隨著技術的進步而得到了不斷的改進,但其實驗原理至今仍在當代物理科學研究的前沿發揮著作用,例如,科學家用類似的方法確定出基本粒子──誇克的電量。

油滴實驗中將微觀量測量轉化為宏觀量測量的巧妙設想和精確構思,以及用比較簡單的儀器,測得比較精確而穩定的結果等都是富有啟發性的。

② 密里根油滴實驗中,如果平行極板不水平,對測量有何影響

在密立根實驗中,如果兩平行帶電極板不水平,油滴在電場中運動的時候就會走斜線,或者受到的靜電場力和重力不在一條直線上,這樣移動的距離相比較理論值會偏大,使得誤差增加。

密立根油滴實驗,美國物理學家密立根所做的測定電子電荷的實驗。1907-1913年密立根用在電場和重力場中運動的帶電油滴進行實驗,發現所有油滴所帶的電量均是某一最小電荷的整數倍,該最小電荷值就是電子電荷。

(2)在密立根油滴實驗裝置中擴展閱讀:

密里根油滴實驗的目的:

是要測量單一電子的電荷。方法主要是平衡重力與電力,使油滴懸浮於兩片金屬電極之間。並根據已知的電場強度,計算出整顆油滴的總電荷量。重復對許多油滴進行實驗之後,密立根發現所有油滴的總電荷值皆為同一數字的倍數,因此認定此數值為單一電子的電荷e=1.592.10-19庫侖。

實驗裝置:

密立根設置了一個均勻電場,方法是將兩塊金屬板以水平方式平行排列,作為兩極,兩極之間可產生相當大的電位差。金屬板上有四個小洞,其中三個是用來將光線射入裝置中,另外一個則設有一部顯微鏡,用以觀測實驗。噴入平板中的油滴可經由控制電場來改變位置。

為了避免油滴因為光線照射蒸發而使誤差增加,此實驗使用蒸氣壓較低的油。其中少數的油滴在噴入平板之前,因為與噴嘴摩擦而獲得電荷,成為實驗對象。

③ 密立根油滴實驗中,如何判斷油滴是否傾斜方向運動分析其原因提出解決辦法謝謝了

傾斜運動有以下幾種可能:
1.電極板沒放水平,電場歪了。
驗證:先不加外電場,讓油滴下落,此時的軌跡一定是豎直的,再加電壓觀察油滴軌跡,如果軌跡與開始不重合,則為傾斜運動
解決:調節電極板至電場方向豎直。
2.油霧是從油管中噴進電場的,噴射形成空氣局部渦旋,造成橫向有運動
解決:這種傾斜運動橫向無動力,時間長後就會趨於靜止。

3.CCD像頭(屏幕上格子)歪了
驗證:不加電場時油滴是否嚴格沿著屏幕格子上的豎線運動
解決:把CCD轉正,或在顯示屏幕上重新畫格子

4.裝置漏風
驗證:在裝置旁邊吹氣,如果明顯影響油滴,則裝置漏氣
解決:換一個

大概就這么多了,有時會幾種因素同時存在,就一個一個驗證吧。

④ 密立根油滴實驗在測量過程中怎樣才能保證油滴不會丟失

在密立來根油滴實驗的測量過源程當中,要保證油低不會丟失,就是要保證我們的實驗設備油滴運動過程當中設備的這種密閉性。

將上下極板間電壓預先設置為200-300V之間,然後噴油,觀察油滴運動慢的,這些慢的油滴要麼基本符合條件要麼不帶電,選擇將平衡檔調到測量檔或者提升檔,運動速度明顯變化的即為基本符合要求的,細挑即可。

(4)在密立根油滴實驗裝置中擴展閱讀:

油滴是靠摩擦帶電,在運動過程中可能與空氣摩擦,或者向周圍放電,還是保證一次測量過程不要太慢,但是調節過程中也不宜讓油滴運動速度過大,這樣會增大摩擦起電的可能。

其實這種現象並不是嚴重問題,把改變前後的油滴當做不同的油滴就行了,結果仍然是可用的。只要保證在單次測量中油滴的質量、電荷都不會顯著改變,使每一次測量數據都比較可靠就行了。

⑤ 密立根油滴試驗是什麼請詳細介紹下 裝置 原理 結論 地位之類的 謝謝了

密立根油滴實驗 mì lì gēn yóu dī shí yàn
密立根油滴實驗,美國物理學家密立根所做的測定電子電荷的實驗。1907-1913年密立根用在電場和重力場中運動的帶電油滴進行實驗,發現所有油滴所帶的電量均是某一最小電荷的整數倍,該最小電荷值就是電子電荷。

密立根油滴實驗的目的
電子電量很小,且獲得單個電子也不易,密立根油滴實驗通過研究電場中的帶點油滴的下落,測定電子的電量。

密立根油滴實驗儀
這是一種專為中學設計的儀器。它主要由電源、觀察顯微鏡、油滴室、照明系統等組成。儀器電源在底座內,它將交流220伏輸入電壓變為直流500伏和交流7伏;觀察顯微鏡帶有刻度分劃板,便於讀出油滴運動的距離,配合計時停表,可測定油滴運動速度,利用齒輪、齒條的調焦,能清晰觀察油滴。油滴室內是兩塊水平放置的平行金屬板組成的電容器,電容器上的直流電壓在0-500伏內連續可調,平行極板的極性由三擋換向電鍵轉換,電壓大小由直流電壓表指示,改變電壓的大小和方向可以控制油滴在電場中運動的快慢和方向;照明系統採用6-8伏,3瓦燈泡為光源,發熱量小,發出的光經聚光鏡將平行極板內的油滴照亮,它可繞轉臂旋轉,便於調節視場照度。
該儀器配有噴霧器、鍾表油和水準器等附件。實驗中所用停表需另備

密立根油滴實驗原理
用噴霧器將油滴噴入電容器兩塊水平的平行電極板之間時,油滴經噴射後,一般都是帶電的。在不加電場的情況下,小油滴受重力作用而降落,當重力與空氣的浮力和粘滯阻力平衡時,它便作勻速下降,它們之間的關系是:
mg=F1+B(1)
式中:mg——油滴受的重力,F1——空氣的粘滯阻力,B——空氣的浮力。
令σ、ρ分別表示油滴和空氣的密度;a為油滴的半徑;η為空氣的粘滯系數;vg為油滴勻速下降速度。因此油滴受的重力為 mg=4/3πa^3δg(註:a^3為a的3次方,一下均是),空氣的浮力 mg=4/3πa^3ρg,空氣的粘滯阻力f1=6πηaVg (流體力學的斯托克斯定律 ,Vg表示v下角標g)。於是(1)式變為:
4/3πa^3δg=6πηaVg+4/3πa^3ρg
可得出油滴的半徑 a=3(ηVg/2g(δ-ρ))^1/2 (2)
當平行電極板間加上電場時,設油滴所帶電量為q,它所受到的靜電力為qE,E為平行極板間的電場強度,E=U/d,U為兩極板間的電勢差,d為兩板間的距離。適當選擇電勢差U的大小和方向,使油滴受到電場的作用向上運動,以ve表示上升的速度。當油滴勻速上升時,可得到如下關系式:
F2+mg=qE+B(3)
上式中F2為油滴上升速度為Ve時空氣的粘滯阻力:
F2=6πηaVe
由(1)、(3)式得到油滴所帶電量q為
q=(F1+F2)/E=6πηad/(Vg+Ve)(4)
(4)式表明,按(2)式求出油滴的半徑a後,由測定的油滴不加電場時下降速度vg和加上電場時油滴勻速上升的速度ve,就可以求出所帶的電量q。
注意上述公式的推導過程中都是對同一個油滴而言的,因而對同一個油滴,要在實驗中測出一組vg、ve的相應數據。
用上述方法對許多不同的油滴進行測量。結果表明,油滴所帶的電量總是某一個最小固定值的整數倍,這個最小電荷就是電子所帶的電量e。

密立根油滴實驗方法
【目的和要求】
學習密立根油滴實驗方法,通過對不同油滴所帶電量的測量,總結出油滴所帶的電量總是某一個最小固定值的整數倍,從而得出存在著基本電荷的結論。通過實驗認識電子的存在,認識電荷的不連續性。
【儀器和器材】
密立根油滴實驗儀。
【實驗方法】
1.將儀器接入220伏交流電源。
2.高壓電源調節置於0位置,旋開油滴室蓋子,把水準器放置在上極板面上,利用調平螺釘將油滴室內的平行板電容器板面調節水平。調節顯微鏡目鏡,使分劃板刻線明顯清晰。再把大頭針插入上板小孔中,調節光源角度,直到從顯微鏡中觀察大頭針周圍光場最明亮、范圍最大和光強均勻為止,然後撥出大頭針擰上蓋子准備噴油。由於本步驟要調節電容器極板,謹防極板帶電,應由教師調節。
3.用噴霧器將油滴噴入油滴室內,從顯微鏡中觀察油滴運動情況。實驗時先找一個合適的油滴(較小的油滴,運動較緩慢,所帶電量小於5個基本電量),使它自由落下,然後再加上電場使它向上運動(上升太快或太慢就適當調節電壓)。這樣在重力和電場力交替作用下,讓油滴反復上升、下落若干次,在整個視場內都可以看得很清楚,否則需要重新選擇。
4.用停表作記錄:記錄油滴n次下落一定的距離L(顯微鏡分劃板刻線的距離),所經歷的總時間tg總,記錄油滴n次上升同一距離L,所經歷的總時間tE總(兩次記錄必須是對同一油滴),用油滴所通過的總距離nL分別除以總時間tg總及tE總就得出vg和vE利用公式(4)算出油滴所帶的電量q。
5.按照上述方法選取6-10個不同的油滴進行測量,計算它們各自所帶的電量。
6.數據處理:本實驗只要求學生進行簡單的數字處理和分析。按書後的表格記錄數據和計算,該表是用國產油滴儀進行實驗所得到的一組數據。

密立根油滴實驗注意事項
1.實驗完畢即切斷電源。
2.本實驗重點是實驗方法、實驗設計思想的學習和訓練。特別要強調實驗中必須耐心和細心,對實驗結果一定要實事求是。
3.注意保護顯微鏡。所有鏡頭出廠前均已經過校驗,不得自行拆開。鏡頭上若有灰塵,可用吹氣球將灰塵吹去,鏡頭表面油污可用清潔的軟細布沾少量酒精擦拭。
4.實驗後用柔軟的布將油滴室窗玻璃、機身的油擦拭乾凈,連同附件裝箱放在乾燥、通風的地方。
5.由於本儀器要用高壓電源,購進儀器後,要檢查高壓電源部分是否符合安全用電要求。
密立根油滴實驗參考資料
實驗中的油滴甚為微小,其線度約為微米數量級,可與空氣分子的平均自由程相比擬。這樣,空氣就不能看作是連續的媒質了,所以必須進行修正。經修正應換成
q=6πηad/U(Vg+Ve)/(1+(6.17*10^(-4)/pa)^3/2)
式中油滴的半徑雖然也應該予以修正,但由於其修正值很小,在這里我們不予考慮,因此將a代入,P為大氣壓強(以厘米汞柱為單位)。

關於密立根的油滴實驗
1897年湯姆生發現了電子的存在後,人們進行了多次嘗試,以精確確定它的性質。湯姆生又測量了這種基本粒子的比荷(荷質比),證實了這個比值是唯一的。許多科學家為測量電子的電荷量進行了大量的實驗探索工作。電子電荷的精確數值最早是美國科學家密立根於1917年用實驗測得的。密立根在前人工作的基礎上,進行基本電荷量e的測量,他作了幾千次測量,一個油滴要盯住幾個小時,可見其艱苦的程度。
密立根通過油滴實驗,精確地測定基本電荷量e的過程,是一個不斷發現問題並解決問題的過程。為了實現精確測量,他創造了實驗所必須的環境條件,例如油滴室的氣壓和溫度的測量和控制。開始他是用水滴作為電量的載體的,由於水滴的蒸發,不能得到滿意的結果,後來改用了揮發性小的油滴。最初,由實驗數據通過公式計算出的e值隨油滴的減小而增大,面對這一情況,密立根經過分析後認為導致這個謬誤的原因在於,實驗中選用的油滴很小,對它來說,空氣已不能看作連續媒質,斯托克斯定律已不適用,因此他通過分析和實驗對斯托克斯定律作了修正,得到了合理的結果。
密立根的實驗裝置隨著技術的進步而得到了不斷的改進,但其實驗原理至今仍在當代物理科學研究的前沿發揮著作用,例如,科學家用類似的方法確定出基本粒子——誇克的電量。
油滴實驗中將微觀量測量轉化為宏觀量測量的巧妙設想和精確構思,以及用比較簡單的儀器,測得比較精確而穩定的結果等都是富有啟發性的。

⑥ 在密立根油滴實驗裝置中,噴霧器向透明的盒子里噴入帶點油滴,小盒子內的上、下兩金屬板分別接在電源兩極

(1)該油滴豎直向下做勻速直線運動,受重力和電場力,二力平衡;故電場力向回上,而答場強向下,故油滴帶負電荷;
(2)勻速運動是平衡狀態,重力和電場力平衡:
mg=F=qE
所以:q=
mg
E
=
1.8×1 0 -9
4.0×1 0 4
C =4.5×10 -14 C
(3)元電荷電量:e=1.6×10 -19 C
所以,元電荷倍數N:N=
q
e
=
4.5×1 0 -14
1.6×1 0 -19
個=2.8×10 5
答:(1)該油滴帶負電荷;
(2)該油滴所帶電荷量是4.5×10 -14 C;
(3)該油滴所帶電荷量是元電荷e的2.8×10 5 倍.

⑦ 密立根油滴實驗中,油滴在水平方向運動甚至消失的原因是什麼

由於噴射油霧時產生局部的渦流而使油滴具有水平方向速度,但是由於無動力,僅有阻力的作用,油滴水平方向只會減速,並逐漸靜止。

小油滴受重力作用而降落,當重力與空氣的浮力和粘滯阻力平衡時,它便作勻速下降,它們之間的關系是:mg=F1+B(1)式中:mg──油滴受的重力,F1──空氣的粘滯阻力,B──空氣的浮力。令σ、ρ分別表示油滴和空氣的密度;

a為油滴的半徑;η為空氣的粘滯系數;vg為油滴勻速下降速度。因此油滴受的重力為 mg=4/3πa^3δg(註:a^3為a的3次方,以下均是),空氣的浮力 B=4/3πa^3ρg,空氣的粘滯阻力f1=6πηaVg (流體力學的斯托克斯定律,Vg表示v下角標g)。

a為油滴的半徑;η為空氣的粘滯系數;vg為油滴勻速下降速度。因此油滴受的重力為 mg=4/3πa^3δg(註:a^3為a的3次方,以下均是),空氣的浮力 B=4/3πa^3ρg,空氣的粘滯阻力f1=6πηaVg (流體力學的斯托克斯定律,Vg表示v下角標g)。


(7)在密立根油滴實驗裝置中擴展閱讀:

作為兩極,兩極之間可產生相當大的電位差。金屬板上有四個小洞,其中三個是用來將光線射入裝置中,另外一個則設有一部顯微鏡,用以觀測實驗。噴入平板中的油滴可經由控制電場來改變位置。

為了避免油滴因為光線照射蒸發而使誤差增加,此實驗使用蒸氣壓較低的油。其中少數的油滴在噴入平板之前,因為與噴嘴摩擦而獲得電荷,成為實驗對象。

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