[發明專利]密立根油滴實驗裝置

無效

• 申請號: 201110289854.2
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102509497A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 張曉宏;李松濤;任芝;閆占元
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定)
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種大學物理實驗裝置，主要涉及一種密立根油滴實驗數據采集、傳送和實時處理系統，屬于大學物理實驗儀器領域。

背景技術

密立根油滴實驗是美國物理學家密立根從1909到1917年所作的測量微小油滴上所帶電荷的工作。在此實驗中，密立根精確測定了電子的電荷數值，直接驗證了電荷的不連續性，其結論在物理學發展史上具有重要的意義。密立根先生于1923年獲得諾貝爾物理學獎。

由于電子電量(即基元電荷電量)屬于微小物理量的觀測，此實驗有相當的難度的。它對實驗者的科學態度、嚴格的操作規程和數據處理方法都是一個考驗，也正是因為這個原因，密立根油滴實驗成為近代物理的重要實驗項目之一，是實驗物理的典范，是啟發性實驗的代表作。

大學物理實驗教學中，密立根油滴實驗多采用靜態法，其原理如下：

用噴霧器將油滴噴入兩塊相距為d的水平放置的平行極板之間。油滴在噴射時由于摩擦，一般都是帶電的。設油滴的質量為m，所帶的電量為q，兩極板間的電壓為U，則油滴在平行極板間將同時受到兩個力的作用：一個是重力mg，一個是靜電力qE。調節兩極板間的電壓U，可使該兩力達到平衡，這時有

mg=qE=qUd---(1)]]>

由上式可見，為了測量油滴所帶的電量q，除了測量U和d外，還需要測量油滴的質量m。

由于m很小，需用如下特殊方法測定：平行極板不加電壓時，油滴受重力作用而加速下降。由于空氣阻力的作用，油滴下降一段距離達到某一速度v后，阻力f_r與重力mg平衡(油滴的體積很小，空氣浮力忽略不計)，油滴將勻速下降。根據斯托克斯定律，油滴勻速下降時

f_r＝6πaηv＝mg????????????????????????????(2)

式中η是空氣的粘滯系數，a是油滴的半徑。

由于表面張力的原因，油滴總是呈小球狀。設油滴的密度為ρ，油滴的質量m可以用下式表示：

則油滴的半徑對于半徑小于10^-6米的小球，其半徑接近于空氣中分子間距的大小，這時空氣這種介質不能再被認為是連續介質，因而空氣的粘滯系數應作如下修正

η′=η1+bpa---(3)]]>

這時斯托克斯定律應改為

fr=6πaηv1+bpa---(4)]]>

式中b為修正常數，b＝6.17×10^-6m·cm(Hg)，p為大氣壓強，單位用厘米汞柱，即cm(Hg)表示。得