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大学物理密立根油滴实验数据分析
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1.静态法测量 ![]() 静态法测油滴带电量 斜率 其与标准值 ![]() 班级: 姓名: 学号: 实验日期:
选做内容: 2.动态法测量 动态法测油滴带电量 ![]() 斜率 其与标准值 第28卷第4期物理实验VoI.28No.42008年4月PHYSICSEXPERI砌ENTATIONApr.。2008 密立根油滴实验数据分析 李娟1,李蜀晋2,胡再国1 (1.四川大学物理实验中心,四川成都610065;2.四川大学建筑与环境学院,四川成都610065)摘要:用概率统计的方法对417个油滴电量进行分析,确定了基本电荷量值的大致范围,并使用平均值法求出具体数值.. 关键词:密立根油滴;基本电荷;不确定度 中图分类号:0441.1文献标识码:A文章编号:1005―4642(2008)04―0028―03 密立根油滴实验在近代物理学发展中占有非^,它们的大小分别是: 常重要的地位,该实验清楚地证明了电荷量的不A1, 连续性,确定了最小单位电荷的量值.美国杰出以一号7【r3Pg,^一q号,^=6nrr/v, 的物理学家密立根从1906年起致力于细小油滴其中r是油滴半径,p是油的密度,g是重力加速带电量的测量,用了11年时间,经过多次重大改度,呀是空气黏度,口为油滴运动速度. 进,终于以上千个油滴的确凿实验数据得出基本1.2油滴大小与油滴速度的关系 电荷的电量P一(1.5924-I-0.0017)×10-19C,任不加电场时,油滴只受到重力^(方向向何电量都是基本电荷的整数倍,这个基本电荷就下)、空气黏滞力^(方向向上),当油滴下落速度是电子所带的电荷,密立根因测出电子电荷及其增加使空气黏滞力等于重力(^一^)时,油滴将他方面贡献,获得了1923年度诺贝尔物理奖.做匀速下落,可得 /9删、1/2 1原理产\菘J。 1.1密立根油滴实验中带电油滴所受的力1.3电场作用下静止油滴受力 密立根油滴实验[1吨3使用喷雾器形成油雾,调节加在极板上的电压使油滴静止,油滴所油雾中的油滴从喷雾器喷出时,由于摩擦作用使受电场力等于重力(^一^),可得 大部分油滴带电.带电油滴进入电场时(图1),将q=等∥Pg.q2Ⅳ丌广?(2)【z) 受到重力^、电场力fE(负电受力向上、正电受力1.4黏度和油滴半径的关系 向下,图1表示带负电受力方向)、空气黏滞力油滴很小,其半径与空气分子的平均自由程 相近,空气已经不能看成是连续介质,上述黏度呀 与较大的物体在空气中的黏度叩。有差别,应当修 正为 7一者,7一――i,(3)3‘LJ‘ 1_L二二 rp 其中珈是已知的,P为空气压强,b为修正常数, 图1油滴运动与受力黏度与油滴半径有关,将(3)式代入(1)式得 ,.=(警)V2(?+专)。1胆,㈤ 收稿日期:2007―09―21;修改日期:2007―12―10作者简介:李娟(1964一),女,四川I成都人,四川I大学物理实验中心工程师,学士,从事物理实验教学工作.万 方数据 第4期李娟,等:密立根油滴实验数据分析 由式(4)转化为一元二次方程,可解得 r=一去+[(去)2+骞]l/2. ㈤ 1.5油滴带电量的计算公式 测出未加电场油滴匀速下落1的时间t,则 可=71, (6) 将式(6)和式(4)代入式(2)得 g=嵩[毒手卜. ㈣ 式(7)中的半径r用式(5)计算. 2仪器常数及计算油滴电荷所需的参量 实验使用南京浪博科教仪器研究所的 OM99BCCD微机密立根油滴仪进行实验.平行 电极板的间距d=5.00×10~m,监视器上分划刻度Al=2.5×10~m/div,重力加速度(成都) g=9.7913 m/s2,空气黏度啦一1.83×10-5kg/ (m?s),修正常数b=8.22×10-3m?Pa,大气压强p=1.013 x 105 Pa,油的密度(20℃)p= 981 kg/m3[温变影响Ap/AO=一0.5 kg/ (m3?℃),AO=(口一20)℃]. 3 数据处理 3.1统计法 本实验收集了417个学生实验的油滴电荷量,将小于1.0×10-18C的电荷按间隔0.2× 10-19 C进行数据统计,统计后作图如图2所示, 比较明显的有4个峰值,在4个峰值中,最明显的是峰值1,2和4,峰值3是比较接近的3组数据(这与取值区间、测量误差有关),各个峰值的具体数值如表1所示. 《◆ 万 方数据文献[3]测量峰值间隔为1.49X10-19 C,主 要原因可能是没有考虑油滴密度与温度的关系. 本实验峰值间隔大约在1.6×10叫9 C. 3.2 平均值法 3.2.1 平均值法的思路 如果测量没有误差,在油滴个数足够多时,测量数据的差值中最小(零值除外)的就是基本电荷.事实上测量有误差,最小差值没有意义.从统计的角度得出的峰值间隔就是基本电荷的大致数据,但不能准确计算大小. 如果没有误差,测量的基本电荷必然满足条件:任何油滴测量的电荷除以基本电荷都为整数.但由于有测量误差,找不到这样的基本电荷.但有数据e。满足这样的条件:任何油滴的电荷量为Q,用Q/‰,取整数部分为耽,再用Q/,li,记为e{,则ef2eo.3.2.2计算过程 1)根据图2,取1.6×10_19C附近的数值(如 1.4×10_19 C或1.7×10珊19C)作为eo. 2)算出Q/铂,取整数为行卜3)Qf/咒i,记为ei,偏差Aef=ef--eo.4)求e。的平均值e。. 5)判断;;与e。是否相等,如果不等,再将;;作为新的e。,重复步骤2)~5);如果相等则计算结束,;i就是基本电荷的电量. 6)计算不确定度雎. 肚一√i而朋2旷√亲等一4圮 41L 3.2.3计算结果 计算得出P一(1.606±0.006)×10_19 C. 30 物理实验 动处理. 第28卷 4实验说明 整个数据处理过程篱单,可农Excel巾进行,不需要编程,只需要输入公式、求和函数和lF函数(IF函数用来取整数);平均值法对油滴的个数没有限麓,凡个油浇都霹以诗算.比较适会学生实验进行数据处理. 平均值法的主要限制是要知道基本电荷的大致菹醒.嚣为;;一粕,剡乏=如7搬成立(其审eo7=e。/n,行为任何正整数),平均值法是一种辅助精确计算方法. 实验酶主要误差来源: 1)油滴平衡状态不好判断,平衡电压改变几伏甚至几十伏,肉眼也难准确判断是否平衡. 2)温度对油漆密度的影响不毙忽略.3)下落过程开始是加速运动,再到匀速运动,实验中忽略最初的加速运动,一律作为匀速运 4)下落1.5mm,从眼睛看到到扳动开关,有时闻闻隔,会导致0.2s左右酶差擅,健测量黯阕产生1%左右的误差. 参考文献: [1][23 黄遽群,胡险峰,雍志华.大学物理实验【M].2版.成都:四川大学出版社,2006:140―145. 南裘滚禧科教仪器疆究酝。0M99CCD微撬密立投油滴仪(使用说明书/实验指婵书)[Z]. [3]温猛,洪朱旭,冯运军,等.密立根油滴寓验的概率 统谤分析[J]+巾出大学学缀(自然辩学舨),2004 (S1>:33-35。 [4]赵传.密立根实验数据的一种处理方法[J].物理 实骏,2000,20(6);39-40. [s】 王广涛,陈健,魏建宇,等。寮立根漓滴蜜验数据鹣处理方法[妇.物理实验,2004。24(12):22-24. Dataprocessingof Millikanoil--dropexperiment LIJuanl,LIShu-jin2,HUZai-guo’ (1.PhysicsExperimentCenter,SichuanUniversity,Chengdu610065,China; 2.CollegeofArchitectureandEnvironment,SichuanUniversity,Chengdu610065,China) Abstract:417oil―drop’Scharges are analysdbystatisticalmethod,andtheroughrangeofthe basicchargeisdetermined.Thespecificvalueofthebasicchargeisobtainedbytheaveragemothed. Keywords:Millikanoil―drop;basiccharge;uncertainty [责任编辑:郭伟] (上接第27页) Researchanddiscussion on thefourmethodsof biprisminterferenceexperiment WANGMing-ji,ZHANGLi-wei,WANG Xiao-li (ElectronicScienceInstitute,DaqingPetroleumInstitute,Daqing163318,China) Abstract:Theoricalandexperimentalanalysisandcomparisonofthefourmethodsofbiprismin-terferenceexperiment are presented.Theadvantagesanddisadvantagesofthefourmethods can are point- edout,andthebestexperimentmethodisobtained.Twosuggestionsthatmentaccuracy are increasethemeasure― proposed。 source Keywords:biprisminterference;wavelength;virtuallight [责任编辑:郭伟] 万方数据 密立根油滴实验数据分析 作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 引用次数:李娟, 李蜀晋, 胡再国, LI Juan, LI Shu--jin, HU Zai-guo李娟,胡再国,LI Juan,HU Zai-guo(四川大学,物理实验中心,四川,成都,610065), 李蜀晋,LI Shu--jin(四川大学,建筑与环境学院,四川,成都,610065)物理实验PHYSICS EXPERIMENTATION2008,28(4)0次 参考文献(5条) 1.黄建群.胡险峰.雍志华 大学物理实验 2006 2.南京浪博科教仪器研究所 OM99 CCD微机密立根油滴仪(使用说明书/实验指导书) 3.温猛.洪朱旭.冯运军 密立根油滴实验的概率统计分析[期刊论文]-中山大学学报(自然科学版) 2004(z1) 4.赵传 密立根实验数据的一种处理方法[期刊论文]-物理实验 2000(06) 5.王广涛.陈健.魏建宇 密立根油滴实验数据的处理方法[期刊论文]-物理实验 2004(12) 相似文献(10条) 1.期刊论文 王广涛.陈健.魏建宇.李喜贵.杨聚宝 密立根油滴实验数据的处理方法 -物理实验2004,24(12) 依据欧几里德算法,由计算机处理密立根油滴实验数据,得到基本电荷电量,并且给出了用Fortran编写的程序. 2.期刊论文 蔡旭红.卢劲.宋振华.CAI Xu-hong.LU Jin.SONG Zhen-hua 用VC++语言实现密立根油滴实验数据处理系统 -汕头大学学报(自然科学版)2006,21(2) 分析了原有使用的密立根油滴实验数据处理系统的不足,通过选择合理的算法,利用VC++语言,编程设计出更加合理科学的密立根油滴实验的数据处理软件,解决了实验教学中数据处理的问题. 3.期刊论文 欧海峰.琚新刚 密立根油滴条件的Mathematica图示 -大学物理实验2004,17(4) 本文分析了密立根油滴实验中可分辨基本电荷数目的油滴电量最大误差,并借助数学软件Mathematica作出油滴电量、油滴电量误差和基本电荷误差等曲线图,再分析曲线图得出油滴条件的直观图示.此图示为密立根油滴实验提供了很好的油滴选取依据. 4.期刊论文 郑立军 密立根实验中油滴选取原则的理论依据分析 -长春大学学报2003,13(4) 在密立根法测量基本电荷电量的实验中,油滴选取应满足下降时间在20秒左右,油滴的带电荷数要少于5个的原则,本文在理论上分析了油滴选取原则的依据,给出了在油滴的下落时间和平衡电压的坐标系中等电荷数的多重曲线,为选择合适的油滴提供了理论上的判断依据. 5.会议论文 宋五洲 密立根油滴实验数据处理 2004 本文提出一种新的处理密立根实验数据的方法,通过构造一个函数再从该函数图像可以快速精确的找出基本电荷的估计值,并对这种方法适用范围作了讨论。 6.期刊论文 薛萍萍.XUE Ping-ping 浅谈密立根油滴实验中的操作及数据处理 -中国西部科技2009,8(24) 本文主要就油滴实验中的各种操作上的问题以及数据处理上的一些方法提出了一些经验性的指导和看法.比如仪器水平的调节需要调整底座的位置;不能忽视分划板的调节;时间测量过程中的经验以及数据处理中的差值法的应用等. 7.期刊论文 韩苏阳.罗旺 密立根油滴实验数据处理的一种方法 -齐齐哈尔大学学报(自然科学版)2006,22(6) 密立根油滴实验,是实验物理学史上的经典实验,因而是目前高校理工科及物理专业必做的实验.它证明了电荷的不连续性,即所有电荷都是公认值--基本电荷的整数倍,这样就要求找出实验测得的各个电荷值的最大公约数,然后算出每个带电油滴电荷量子数.现在普通采用公认值基本电荷当作最大公约数.这种方法的优点是运算难度小,比较容易计算.而缺点是必须事先知道"电荷的不连续性"及"基本电荷的公认值",而这两点正是本实验需要验证的内容,因而不符合物理实验数据处理的的一般规则,缺乏科学性,这种通过结果求结果的数据处理方法,不利于培养学生对数据处理能力的训练. 8.期刊论文 吴卫锋 密立根油滴实验中的横向漂移问题 -安庆师范学院学报(自然科学版)2005,11(1) 由美国实验物理学家密立根(R.A.Millikan)首先设计并完成的密立根油滴实验在近代物理学中是一个十分重要的实验.它证明了任何带电体所带的电荷都是某一最小电荷--基本电荷的整数倍,明确了电荷的不连续性;并精确地测定了基本电荷的数值.密立根油滴实验设计巧妙、原理清楚、设备简单、结果准确,富有启发性而倍受推崇.但在实验中,往往由于某种原因而产生横向漂移现象. 9.期刊论文 杨会静.李童.YANG Hui-jing.LI Tong 用VB编写密立根油滴实验数据处理软件 -唐山师范学院学报2003,25(5) Visuai Basic6.0是创建Windows应用程序最简便、最快捷的工具之一.密立根油滴实验测定了基本电荷e,但数据计算十分繁琐.可用VB编写数据处理程序;使用时只需输入相应数据,运行程序即可得到实验结果.其使用方法简便快捷,节省时间而且计算结果一目了然. 10.期刊论文 彭东青.陈金太.PENG Dong-qing.CHEN Jin-tai 用Mathcad数学软件处理油滴实验数据的研究 -集美大学学报(自然科学版)2006,11(3) 介绍了密立根油滴实验中数据处理的一种算法.利用Mathcad数学软件自编了程序.该程序能科学、准确求得各油滴带电量的最大公约数即电子基本电荷e以及各油滴电量的量子数,可解决目前数据处理方法中存在的问题. 本文链接:http://d..cn/Periodical_wlsy200804008.aspx 下载时间:20xx年6月7日 更多相关推荐: 密立根油滴实验报告山东英才职业技术学院实验报告大学物理实验课程20xx年x月x日机械学院系本科一班姓名学号同组人姓名实验题目密立根油滴实验测电子电量成绩一、实验目的1、验证电荷的不连续性2、测定电子电量。二、实验仪器用具计算机… 密立根油滴实验报告近代物理实验报告密立根油滴实验学院数理与信息工程学院班级物理姓名学号时间20##年12月9日密立根油滴实验【摘要】本实验我们根据密立根油滴实验原理,引进了CCD摄像技术,从监视器上观察油滴运动,测定了油滴带电量… 密立根油滴实验报告密立根油滴实验电子电荷的测量【实验目的】1.通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量,验证电荷的不连续性,并测定电荷的电荷值e。2.通过实验过程中,对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理等,… 密立根油滴实验报告实验题目:密立根油滴实验――电子电荷的测量『实验目的』1、通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量,验证电荷的不连续性,并测定电子电荷的电荷值e。2、通过实验过程中,对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量… 密立根油滴实验报告密立根油滴实验张加蒙物理学112班1120xx27摘要密立根油滴实验是一个经典的电磁学实验本文介绍了密立根油滴仪的结构原理和测定最小电子电荷的简易方法并利用三种简单常用方法对实验数据进行处理得出电子电荷关键词密... 密立根油滴实验报告密立根油滴实验实验报告密立根RAMillikan在19xx19xx年的七年间致力于测量微小油滴上所带电荷的工作这即是著名的密立根油滴实验它是近代物理学发展过程中具有重要意义的实验密立根经过长期的实验研究获得了两... 密立根油滴实验报告五数据分析数据分析由matlab辅助进行已附上代码具体的分析都在注释中计算结果也整理列出了代码中tgteV1V2的值基本参数gtgtRho981gtgtg98gtgtMu183105gtgtl15103gtgt... 密立根油滴实验报告密立根油滴实验报告虚拟实验班号姓名学号一实验目的1观察带电油滴在电场中的运动2测量电子电荷二实验仪器OM98微机密立根油滴仪显示装置喷油装置三实验原理平衡测量法平衡测量法的出发点是使油滴在均匀电场中静止在某一位... 密立根油滴实验实验报告佛山科学技术学院实验报告专业班级12物理学光电检测姓名陈铭胜学号20xx284113指导教师李斌朱星成绩日期20xx年月日课程名称近代物理实验1实验项目密立根油滴实验实验报告内容一实验目的二实验仪器仪器名称型号... 密立根油滴实验研究性报告北京航空航天大学物理实验研究性报告专题:(2161)密立根油滴实验研究性报告第一作者:学号:第二作者:学号:目录一、摘要...3二、实验目的...4三、实验原理...41.平衡测量法原理...42.动态测量法原… 密立根油滴实验报告密立根油滴实验实验报告公式从略实验目的1通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量验证电荷的不连续性并测定电荷的电荷值e2通过实验过程中对仪器的调整油滴的选择耐心地跟踪和测量以及数据的处理等培养学生严肃认真和一... 用密立根油滴仪测量电子电量----实验报告用密立根油滴仪测量电子电量摘要密立根油滴仪可以测定油滴的电量并可验证电荷的量子性即任何带电体所带的电量都是基本电荷的整数倍密立根油滴仪的设计思想巧妙其测量油滴电量的方法筒单而结果却具有不容置疑的说服力密立根在这... 密立根油滴实验报告数据(34篇) |
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