实验4 密立根油滴实验。
实验简介】密立根用了七年功夫研究电子电荷，于2023年发表了油滴实验。这个实验首次证实电荷的量子化，测定了电子电荷的正确数值。对物理学的发展起过重要作用。
密立根油滴实验方法巧妙，物理学界将密立根油滴实验作为实验物理的典范。密立根由于测定了电子电荷和借助光电效应测量出普朗克常数等项成就，荣获2023年诺贝尔物理学奖。
实验目的】1. 学习密立根的实验方法，掌握它的基本原理。
2. 证明电荷的不连续性，测量电子电量e
实验原理】1.实验原理。
1) 基本原理。
质量m,带电量为q的油滴，在两块加有电压v的平行极板之间受两个力的作用（如图）。若调节极板间的电压v ,使两力达到平衡，这时。
式中d为两极板之间的距离。显然，只要设法测出油滴的质量m,既可测出油滴的带电量q
2) 油滴质量的测定。
平行极板不加电压时，油滴受重立作用而加速下降。由于空气阻力的作用，下降一段距离后，将以均匀速度下降，这时重力与阻力平衡（空气浮力忽略不计），根据斯托克斯定律式中η是空气的粘滞系数，a是油滴的半径（约）
又2） 为油滴的密度。
得3） 对半径小到的小球，空气的粘滞系数应作如下修正。
这时斯托克斯定律应为。
式中b为一常数（b=6.17×10-6m·cmhg）,p为大气压强，这时。
上式根号中还包含油滴的半径a ，因为它处于修正项中，不须十分精确，故它仍可用（3）式计算。将（4）式代入（2）式，得5）
3）均匀速度之测定。
当电压v=0时，设油滴在平行极板间做匀速下降的距离为l，时间为t，则。
4）计算公式。
将（6）式代入（5）式，（5）式代入（1）式，得。
实验发现，对于同一个油滴，如果改变它所带的电量，则能够使它达到平衡的电压v必须是某些特定的电压值，这表示与之相对应的电量q 是不连续的。
式中………而e是个不变的量，即电子的电荷值，所以7）
根据上式，可测出电子的电荷值，并验证电子电荷的不连续性。
根据公式（7）
式中 油的密度。
重力加速度。
空气粘滞系数。
油滴匀速下降距离
常数。大气压强。
平行极板间距离。
将以上数据代入公式得。
库仑。由公式（4）得米。
由公式（2）得公斤。
实验仪器】密立根油滴仪，喷雾器，秒表油（ ）
油滴仪主要包括两部分，即油滴盒部分和电源部分。
a, 油滴盒：中间是两个圆形平行极板，间距d，上极板中心有一的小孔，油滴经油雾孔落入小孔，进入上下电极板之间，由聚光灯珠照明。
b，电源部分：
1）0―500v直流平衡电压。大小可连续调节，并可在电压表上直接读出。
2），200v支流升降电压。该电压大小可连续调节，并可通过拨动开关叠加在平衡电压上，以控制油滴在平行极板间的上下位置。
实验内容及步骤】
1） 调节仪器底部螺丝，使水平泡指示水平，即油滴盒处于水平状态。
2） 用喷雾器向油雾室喷油，转动显微镜的调焦手轮，使屏幕上出现清晰的油滴图象。
3） 将仪器面板右侧的拨动开关置于平衡挡，调节极板间的平衡电压，使屏幕上保留一个清晰的油滴。
4） 通过调节平衡电压或将拨动开关置于升降档，调节升降电压调节电位器，使油滴到达合适的位置。
5） 将计时器清零，记录平衡电压，将拨动开关置于测量挡（极板之间短路，电压为零），此时计时器开始计时，当油滴到达所需位置时，再将拨动开关置于平衡档，此时计时器计停，记录油滴运动的时间。
6） 重复测量五次，实验数据处理】
计算油滴的电量，验证电量的不连续性，求电子电量。
思考题】1， 用一个半径适宜测量的油滴，在空气中降落达到最终速度所需的时间为多长（只作数量级的估计）
2， 由实验求出油滴带的不等量电荷后，用什么方法确定电量的最小单位为好。
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