姓名學號班級
桌號教室基礎樓1401
實驗日期 20 年月日時段
指導教師：高永浩/史嚴
一．實驗目的：
1、驗證電荷的不連續性及測量基本電荷電量。
2、學習使用作圖法證明電荷滿足：
二．實驗儀器：
mod-9g密立根油滴儀由主機、ccd成像系統、油滴盒、監視器等組成。其中：主機包括可控高壓電源、計時裝置、a/d取樣、**處理等單元模組。
ccd成像系統包括ccd感測器、光學成像等部件，用來捕捉暗室中油滴的像，同時將影象資訊傳給主機的**處理模組。實驗過程中可以通過調焦旋鈕來改變物距，使油滴的像清晰的呈現在ccd感測器的視窗內。
油滴盒包括高壓電極、照明裝置、防風罩等部件，結構見下圖-1。油滴盒上電極板中心有乙個0.4mm的油霧落入孔，在膠木圓環上開有顯微鏡觀察孔和照明孔。
在油滴盒外套有防風罩，罩上放置乙個可取下的油霧杯，杯底中心有乙個落油孔及乙個檔片，用來開關落油孔。
監視器是**訊號輸出裝置（電子顯示屏），其中測量顯示電路產生的電子分劃板刻度，與ccd攝像頭的行掃瞄嚴格同步
圖2實驗儀器面板結構示意圖見圖2。
面板各按鍵名稱及使用方法：
1． 電源開關按鈕：按下按鈕，電源接通，整機工作
2． 功能控制開關：有平衡、公升降、測量三檔（分別配有指示燈顯示相應狀態）。
(1) 當處於中間位置即「平衡」按鈕時，可用平衡電壓調節旋鈕3來調節平
衡電壓，使被測量油滴處於平衡狀態；
(2) 按下「提公升」按鈕時，上下電極在平衡電壓的基礎上自動增加dc200v
～300v的提公升電壓；
(3) 按下「下降」按鈕時，極板間電壓為0v，被測量油滴處於被測量階段而勻速下落，並同時按下計時/暫停按鈕開始計時；油滴下落到預定距離時，迅速按下計時/暫停按鈕，同時停止計時；
3． 平衡電壓調節旋鈕：可調節極板間的電壓。
4． 計時/暫停按鈕，開啟計時器和停止計時器按鍵；
5． **輸出插座：ccd攝像頭用，輸出至監視器
6． 照明燈室：
7． 水泡：調節儀器水平
8． 上、下電極：
9． 秒錶復位鍵： 按一下該鍵，清除記憶體，秒錶顯示「秒；
10． 「確認」按鈕，此按鈕分為兩個功能：a、開啟儀器時儀器進入引數顯示介面，此時按下按鍵，儀器進入分劃板介面；b、儀器進入分劃板介面之後，此時儀器處在測量狀態，此時按下一次「確認」按鍵，記錄一次測量資料，記錄的平衡電壓即螢幕中顯示的提示儲存電壓，時間為螢幕中顯示的下落時間，當記錄5次資料之後，儀器自動計算實驗結果，並在螢幕上顯示出來，可以提供參考是否合格，此時再次按下「確認」按鍵，儀器再次進入測量介面，可以重複以上操作；
11．顯微鏡：放大暗室油滴影象；
12．ccd攝像頭，採集暗盒影象並顯示在監視器上。
幾個重要按鍵及引數：
提公升、平衡、下降按鍵可以控制油滴上公升、平衡或下降；計時/暫停按鈕，用於開啟計和停止計時器按鍵；確認按鍵可以將測量資料直接顯示在電子螢幕上，最多可記錄5組資料，迴圈重新整理，往復不斷。復位鍵用於清除秒錶記憶體，顯示「0.00」秒；平衡電壓調節旋鈕用於調控極板之間的電壓大小，控制油滴的平衡、下落及上公升。
平均相對誤差：＜3平行極板間距離：5.00mm ± 0.01mm
極板電壓：dc 0～900v可調提公升電壓：dc 200v～300v
數字電壓表：0～999v±1v 數字秒錶：o～99.9秒
光學鏡頭：放大倍數60x
電子分劃板刻度：重直線視場2㎜，分10格，每格實際值0.2 mm
圖-3 油滴受力圖一
三、實驗原理
乙個質量為m，帶電量為q的油滴，在兩塊加有電壓u的平行極板之間會受到電場力、重力的作用（如圖3、4），若調節極板間電壓u，使二力平衡，此時
mg=qe=qu/d1)
顯然，只要設法測出油滴的質量m即可測出油滴的帶電量q。
密立根將油滴視為半徑為r的小圓球，利用斯托克斯定律求出m值，由此便得到了求解油滴的帶電量q。即：
或者 （2）
上式即為靜態法測油滴電荷的公式。式中
圖-4 油滴受力圖二
油的密度（20℃）
重力加速度（石家莊）
空氣粘滯係數
平行極板間距離
油滴勻速下降距離（n為格線數）
修正常數大氣壓強
式中的時間 t應為測量數次時間的平均值。
總結：本實驗主要利用兩個平衡方程，分別是和
四、實驗方法、操作步驟
１、儀器聯接
將zky-mlg密立根油滴儀面板後面帶有q9插頭的電纜線接至監視器後背下部的插座上，注意，一定要插緊，保證接觸良好，否則影象紊亂或只有一些長條紋。
2、儀器調整
①水平調整
調整實驗儀底部的旋鈕，通過水準儀將實驗平台調平，使平衡電場方向與重力方向平行以免引起實驗誤差。極板平面是否水平決定了油滴在下落或提公升過程中是否發生前後、左右的漂移。
②噴霧器調節
噴霧器利用的是虹吸原理。使用時請注意：用滴管從油瓶裡吸取油，由灌油處滴入噴霧器裡，所灌得油千萬不可高於噴霧器裡面的出氣管，否則會造成出氣管阻塞無法噴霧。
油的液面2-5 mm高已足夠，將噴霧器豎起，再擠壓氣囊。
③ccd成像系統調整
將儀器連線好後，開啟顯示器和油滴儀電源開關，從噴霧口噴入油滴，此時監視器上應該出現大量油滴，宛如漫天的繁星。若沒有看到油滴的像或油滴像不清晰，檢查噴霧器是否有油噴出或落油孔是否阻塞，調整成像旋鈕使其前後移動直至在監視器上看到清晰的油滴像。
④監視器調整
監視器面板前有４個調節旋鈕。分別是:水平、垂直、亮度、對比度。
對比度一般置於較大（順時針旋到底或稍退回一些），亮度不要太亮。如發現刻度線上下抖動，這是「幀抖」，微調左邊起第二隻旋鈕即可解決。
3、測量練習
練習是順利做好本實驗的重要一環，包括練習控制油滴運動，練習測量油滴運動時間和練習選擇合適的油滴。
1 選擇油滴
選擇一顆合適的油滴十分重要。大而亮的油滴雖然比較容易捕捉，但質量大，必然所帶電荷也多，造成勻速下降或提公升時間很短，增大了測量誤差和給資料處理帶來困難。太小的油滴受布朗運動的影響明顯，測量時漲落較大，也不易測量。
通常選擇平衡電壓為150～350 ｖ，勻速下落1.2 mm的時間在8-20 s左右的油滴較適宜。選擇方法：
將儀器置於平衡狀態，平衡電壓調節至400 v以上。噴入油滴後，注意觀察幾顆緩慢運動、較為清晰明亮的、且體積適中的油滴。
② 平衡電壓的確定
判斷油滴是否平衡要有足夠的耐性。當將油滴移至某條刻度線上，仔細調節平衡電壓，這樣反覆操作幾次，經一段時間觀察油滴確實不再移動才認為是平衡了。
③ 控制油滴的運動
按下下降按鍵，該按鍵的綠色指示燈亮，此時上下極板同時接地，平衡電壓將為0 v，電場力為零，油滴自由下落，油滴將在重力、浮力及空氣阻力的作用下作下落運動。到達起始位置按「計時/暫停」按鍵開始計時，待油滴下落至預定格線時，再按「計時/暫停」按鍵，計時器暫停，油滴將停止下落，通過確認鍵將此次測量資料記錄到螢幕上。復位按鍵用於消除計時器中儲存的時間，壞的資料可以該鍵清除，每次測量前必須復位。
將工作狀態按鍵切換至平衡按鍵，此時儀器根據平衡、提公升按鍵的不同分兩種情況：若置於平衡狀態，則可以通過平衡電壓調節旋鈕調整平衡電壓；若置於提公升狀態，則極板電壓將在原平衡電壓的基礎上再增加200-300v的電壓，用來向上提公升油滴。
④ 測量下落時間
測準油滴上公升或下降某段距離所需的時間，一是要統一油滴到達刻度線什麼位置才認為油滴已踏線，二是眼睛要平視刻度線，不要有夾角。反覆練習幾次，使測出的各次時間的離散性較小。
4、正式測量
我們實驗採取平衡測量法：
①開啟電源，將切換至平衡按鍵，用平衡電壓調節預加150～350 ｖ電壓。
②向噴霧杯中噴入油霧，此時監視器上會出現大量油滴，宛如漫天的繁星一樣，選擇適當油滴，仔細調節平衡電壓，保證其在觀察的一段時間內始終平衡在某一格線上。
③切換至下降按鍵，此時油滴開始下落，記錄油滴在規定距離的下落時間。
④將平衡、提公升按鍵置於平衡，將油滴再次提公升至起始格線以上，並微調平衡電壓，保證油滴的平衡。重複以上步驟測5次。
⑤選擇5～8顆油滴，求得電子電荷的平均值e。
* 選做專案：用動態法測電荷e值。
五、注意事項
① 開機後螢幕上的字很亂或字重疊，先關掉油滴儀的電源，過一會兒再開機即可。
② 噴油時噴霧器的噴頭不要深入噴油孔內，防止大顆粒油滴堵塞落油孔；噴霧器不用時請將噴霧器立置，放在一次性杯子裡，否則油會洩漏至實驗台上。
③ 由於油滴在實驗過程中處於揮發狀態，在對同一油滴進行多次測量時，每次測量前都需要重新調整平衡電壓，以免引起較大的實驗誤差。
④儀器考慮到動態測量法需要記錄提公升電壓的值，因此提公升動作完成後，務必按一下確認鍵或者切換至0v一次，重新啟用a/d取樣，否則提公升電壓將會鎖定在螢幕上保持不變。
⑤復位按鍵用於消除計時器中儲存的時間，壞的資料可以該鍵清除，每次測量前必須復位。
七、資料處理
1、自擬實驗資料**（**中應包括：6-8個油滴的q的測量值、平衡電壓數值、每個油滴下落的平均速度、平均時間及計算的e值）。
2、用作圖法處理資料，並寫出處理過程和結果。
3、進行誤差分析。
八、預習題及課後作業題
1、預習題
①簡單描述油滴儀實驗的基本原理。
②選擇合適的油滴的標準是什麼？
2、課後題
1) 對實驗結果造成影響的主要因素有哪些？
2) 用ccd成像系統觀測油滴比直接從顯微鏡中觀測有何優點？
5密立根油滴報告
實驗報告密立根油滴實驗 本報告僅供參考，每個同學應根據指導老師講解和實際實驗過程自行撰寫 一 實驗目的 通過對帶電油滴在重力場和靜電場中運動的測量，驗證電荷的不連續性，測定電子的電荷值e。二 實驗儀器 密立根油滴實驗儀顯示器等 三 實驗原理 美國物理學家密立根歷時七年之久，通過測量微小油滴所帶的電荷...
密立根油滴法測量電荷電量實驗的一種改進
密立根油滴實驗的操作改進 姓名 朱紹進學號 2010284106 班級 物理學 物師 10班 摘要 密立根油滴實驗是物理學的經典實驗之一,至今仍是近代物理實驗中的必做實驗 本文針對密立根油滴法測量電荷電量的實驗中存在誤差過大導致實驗結果偏差過大的問題,提出一種輔助該實驗的軟體方案。該方案能夠避免過大...
油分析儀操作規程
作業指導書 oil400紅外分光測油法 萍鄉鋼鐵有限責任公司環境監測站 第1頁共2頁第三版第0次修訂頒布日期 2006年7月1日 oil400紅外分光測油法 1 使用環境條件 環境條件 5 35 工作時間溫度變化不大於5 8h 相對濕度 不大於80 儀器應安放在無劇烈震動 無腐蝕性氣體 無強電磁場干...