密立根油滴实验的油滴带电量公式

电子是人类发现的第一种微粒子，它呢是在一八九七年由英国的物理学家汤姆逊发现的。电子呀，一经发现就引起了科学界极大的兴趣，大家都急于知道它的一些特性， 比如说，电子的质量是多少，他又带多少电量呢？后来，汤姆逊呢，通过实验又准确地测量出了电子的赫制比， 那也就是说呢，只要能测量出来电子的电量，那电子的质量也就迎刃而解了。接下来，汤姆逊和他的同事们呢，想了很多的办法来测量电子的电量， 但是都没有成功。后来这个难题呢，被美国的实验物理学家蜜力根攻克了。蜜力根通 过一个简单的油滴设备，完成了电子电量的准确测量，并因此呢而获得了诺贝尔物理学奖。蜜力根是美国芝加哥大学的一个物理学教授，他有一次呢，在给学生做报告的时候， 阅读了汤姆逊的文章，并对电子电量的测定产生了极大的兴趣，随机决定投入到电子电量测量的科研工作中。他用一个香水瓶的喷头，像一个透明的小盒子里喷油滴。 那这个小盒子呢，它的内部放置了两块金属板，分别通正电和负电。当小油滴通过喷嘴时，会由于摩擦的作用呢，而带上微量的静电。这些携带了电子的油滴裸 入到两个极版之间，他们呢就会受到电场力的作用。当重力和电场力大小相等的时候呢，这些油滴还会静止在两块极版之间。我们知道油滴的质量和油滴的体积是成正比的， 也就是说，一旦我们知道油滴的半径，就可以得到油滴上所带电量的多少。 接下来，去掉两个基本上的电压，油滴又会在粘制阻力和重力的共同作用下，先加速后匀速下落。这个时候，我们就又可以建立一个新的 力的平衡方程，也就是重力与年制阻力之间相等的关系。那通过这个关系呢，我们可以得到油滴的半径，因此，通过 过上边的两步操作，我们就可以得到作为观察对象的油滴上所带的电量了。经过反反复复的实验，蜜力根呢得出了这样的一个结论，电荷的值是某个固定的常数， 因此啊，只要测量的油滴数量足够多，求出这些油滴带电量的公约数，那就是电子所带的电量了。蜜力根教授呢，就是这样做的，他用了十一年的时间， 测量了成千上万颗油滴所带的电量，最终呢，获得了一个电子所带电量的值。蜜力根教授当时得到的实验结果与今天我们采用先进设备测量出来的电子电量非常的接近， 而电子电量的准确的测定呢，为接下来一个世纪以来电子的应用铺平了道路。蜜力根是一位伟大的实验物理学家，他因为电子电量测定以及在光电效应实验方面的重要贡献而获得了一九二一年的诺贝尔物理学奖。 在他的获奖感言中，他讲到，科学是用理论和实验这两只脚前进的， 有时这只脚先迈出一步，有时是另一只脚先迈出一步，但是前进要靠两只脚。 蜜力根用非常形象的比喻论证了理论和实验在科学发展中的地位，您认为是这样的吗？请将您的理解在评论区里告诉我吧！

hello， 大家好，我是 ipo i know 今天给大家带来的是 mini 根有地实验的满分教程。首先我这个教程呢，不讲解任何有关的知识，只带大家如何能在这个实验中得到满分。 好，这是实验中打开界面，我们首先需要将这两个仪器点开，分别是你跟微机有第一，还有一个是显示屏，首先我们在这个地方左击，直到这里显示左击按钮已经不能旋转。 一，每个实验的开头这个都是不能旋转，但是我们还是需要左击一次。之后是这个水平仪，我们双击打开这里，我们需要将这个水平气泡调节调节到最中间，我们可以通过下面的 这两个地方来进行分别，需要将按照重度长时间的经验来说呢，分别要将这个地方右击两次，这个地方右击一次，这个它恰好是处于最中间的。之后我们将 您跟邮递已打开，将电压调为正电压，然后打开下面的显示屏，左击这个绿色地方，将邮递喷出，我们此时调节电压，直到显示屏中只有一个邮递， 如果出现刚才那种情况，我们可以重新喷一次，这个是不影响实验成绩的， 我们需要等待的是这个实验显示屏中只有一个油滴，并且这个油滴静止的 时候，我们再在这里点击确定状态，这里是要记这，这里是要算分的，大概是两分左右，但是呢这个同样会影响后面的实验成绩，如果这里仅仅是不去忘记确定状态，一般是在扣两分。 好，当油滴基本保持静止的时候，我们将平衡电压记录下来，大约在二百三十五伏，然后呢，我们保持平衡，电压不变，所以这里的八 电压分别都是二百三十五伏。我们将这里填写下来，这里平均数值也是二百三十五伏啊。接下来我们左击提升电压， 当油滴和这个显示器表格的上上线相切的时候，我们右击让电压保持平衡。 好，我们此时将电压至零，让油梯自由下落， 在显示器的右上角会帮我们计时。当油滴和标线的下标线相切的时候，我们左击让电压微微呃，让电压保持平衡。 此时我们将时间记录下来，之后我们将这个实验重复八次，记录八个实验数据，然后再从通过计算器 将这些数据的平均值计算下来。这里我们得到两个数据，假如说我这里是二十二点五九，这里我们需要保留三位有效数字， 呃，保额，小数点后三位，也就是说这里是二十二点五九零。当然这里按照我的经验，通常来说你只要计算前五个数的平均值即可，然后将计算的结果保额在这里， 然后在我们的程序中将时间和电压输入进来，然后计算出电量和 呃电盒量还有实验误差。我们将电量还有电核量还有实验误差填写下来，这里的值呢分别保呃，分别保留小数点后两位。 呃，通常电量在六到九之间，电合量在一点一点几左右，实验误差在零到二点零到三之间，这里一般都是满分的，也就是说这个地方我可能实验有一些误差。 好，这里是实验数据，之后，我们将表计计算，这里所有的数据都计算完之后，我们将这给关闭，然后将显示屏关闭点， 然后将电压调至零，然后将命根问底油滴已关闭，然后这里实验就结束了，我们就可以结束操作。之后呢我会将程序 提交。呃，程序放到下面的简介下方，如果觉得这期视频有用的话，欢迎给我的视频点个赞也可以。对，也可以关注哦。以后会，以后会制作更多的视频。 好，谢谢大家。

下面是动态法试音， 前面的调节是一样的，线条平衡，然后调节就清晰度，清晰度的话调到最左右就可以了， 然后打开电源喷入油滴， 咱们要使里面只有一个地的时候，然后确认状态， 咱们需要观察一下他到底动不动， 还要往生存，还要再调低一点，调到一百九十二伏，如果这油低他一直不动的话，说明这个电压就是一个平顶压。 好，这个时候看来差不多了，咱们点击全状态 就点不了的话，就再点一下这个这个数据， 地下室 一百九十二伏，大家要注意，后面咱们计算的时候使用的是这个提升顶压，调到这个位置，使这个由地在这个最上端的回线位置好调平衡，然后呢要重合到这个线， 然后这个平地压是二百二百八十八伏，平地压是一百九十二伏，一定要记入这个二百八十八伏，然后开始置零，记录这个剩下的时间， 这个油滴他下路的时间是可以通过这仪器进行自动测量的， 到达位置调平衡，他会自己 记录时间，但是提醒的时候会表麻烦一些。咱们需要先让这个油滴往下跑，跑到底端，然后再往上，然后当油滴在位置时，点击红色按钮开始计时 啊，当这油滴它经过上方横线的时候，咱们还是需要顶进去红色按钮，让它停车即时 好，现在快到位置了，平时计时，这就是时间，然后调平衡，这油滴能引开 看不见了，他这个上方，咱们先把这个数据记录一下，然后调节置顶，他又会下来的， 虾酱呢是不需要咱们控制的， 后面就是这样重复进行实验， 然后咱们将咱们的这个数据分到一个赛腰表格里面 啊，利用表格的计算公示到这个结果， 再把这个结果填过来就可以了。 这个基本电盒的代言量写一点六零二就可以，就是一个标准标准值， 兄弟，误差写不带本号的。 好，这个时间呢？满分呢？是一百分，咱们现在看一下这个成绩。 好，最近的这一次是一百分。

上回说到音极射线是由电子组成的，那电子的电量和质量究竟是多少呢？汤姆孙已经测定了电子的笔鹤，所以接下来只要测出电量质量，也就可以算出了。 那单个电子的电量是如何测量的呢？美国物理学家密利根用他著名的油滴实验完成了这个测量。 实验原理是这样的，两块平行板中有质量为 m， 带电量为 q 的油滴，油滴受到重力和电场力的作用，通过调节电压，使油滴在电场中静止，受力平衡。 这个式子里， e 可以用 u b d 计算，只要再测出 u d 质量 m 就能算出 u d 带电量 q 了。那 m 要如何测量呢？可以把平行板间电压撤掉。这样一来， u d 在重 力作用下加速下落，而空气阻力 f 与油滴下落的速度 v 成正比，也会不断增加，直到油滴做匀速直线运动，此时的重力与阻力是平衡的。这样一来，油滴电量就能计算出来了。在其中，比例系数 k 与油滴半径和空气的粘制系数有关。 密立根发现，邮递所在电量都是不连续的，看起来都是某一个数值的整数倍。密立根认为这个数值就是最小的电荷单位，他应该就是电子的电荷量，这就是咱们熟悉的原电荷 e。 密立根测量的结果是一点五九二乘十的负十九次方库轮， 但由于当时使用的年制系数并不十分准确，这个结果与真实值略有偏差。现在测量的真实值是一点六零二。有了电子的电量， 再结合汤姆孙求出的电子笔盒 ebm， 就可以算出电子的质量了，他是质子质量的一千八百三十六分之一，看来电子真是非常微小啊。 以上就是电子的电量和质量的测定，电子的电量由密立根油滴实验得到，再结合汤姆孙测量的比赫，就计算出了电子的质量。你都明白了吗？明白了的话就快去做些练习吧！

这个视频我要介绍一个历史上著名的实验，密雷根油滴实验。密雷根是美国物理学家，这个用他的名字命名的油滴实验精确测量了电子的电量，使得密雷根获得了一九二三年的诺贝尔物理学奖。 密根实验的装置是这样的，在一个容器内上下放置两块导体板，构成平行板电容器，上机板带正电，下机板带负电。其中上机板上有个小洞，可以让喷用的带负电的油滴落到凉板中间， 通过调整两版电压，可以让油滴达到平衡状态。此事就可以通过对其他量的测量，计算出油滴的带电量了。 具体来说，带电由低受到哪些力呢？首先当然有重力，其次还有竖着向上的电场力。另外也不能忘记空气浮力，他可以用肉气、气微来 计算。不仅如此，如果由低向上或者向下运动，他还要受到和运动方向相反的空气阻力。 关于后两种情况，我要说明一点，根据流体力学的原理，阻力的大小与速度有关。物体速度越大，阻力也会越大，因此经过一段时间的加速后，阻力总会增大到一定值，使得物体匀速运动，也就是说总会达到平衡状态。 明白了平衡状态所受的力，现在来看看这些力涉及到的物理量。电厂强度疫可以通过电压和距离计算空气密度，肉气和重力加速器可以事先测量。 至于空气阻力小 f， 他跟油滴半径二和速度微有关，这两个量可以用实验装置中的显微镜测量。知道半径二之后，还能计算油滴的体积 v， 再配合油的密度，油滴质量也就能求出了。总而言之，只剩下电量 q 这一个位置量， 因此可以计算出他的大小。油低的电量算出来了，怎么得到电子的电量呢？刚才说过，不同的油低带电量是不同的，而这些带电量都得是电子电量亿的整数倍，所以电子的电量就是他们的最大公约数。 当然，理论上讲，这种方法只能确定意是他们的公约数，而不一定是最大公约数。不过，在实验样本足够多时，可以认为最大公约数就是电子的电量。 这就是密利根油滴实验的整个思路，它是一个精美的、耐人寻味的经典实验。在中学讨论问题时，咱们一般忽略油滴受到的空气浮力和阻力，只需要考虑电场力和重力就行了。 在实验中，如果调整电容器两极板之间的电压或者距离，就会使得受力改变，进而影响油滴的运动状况。比如，一组水平放置的平行板， 电容器充电后断开开关，一个带电粒子以速度为零水平摄入其中，恰好能做匀速直线运动。如果将两极板距离增大，那么粒子在板内做什么运动呢？ 先来分析增大前的情况。例子，做匀速直线运动，说明重力和电厂力本来相等。以前咱们学过，断开开关后，电容器的电量保持不变，这时增大他们的距离并不改变电容器之间的场强，因此电厂力也不变，这两个力仍然相等，物体依然做匀速直线运动。 那如果增大距离后再合上开关，美丽又会在板内做什么运动呢？这次挤板之间电压保持不变，而场强 e 等于优比 d， 因此距离 d 增大，场强就会减小，于是电场里也会减小，他就比重力小了。这样一来，粒子受到的合力是数值 向下的，而他的出速度是水平的，因此加速度与出速度垂直，这就是类平抛运动，粒子的轨迹会向下偏转。 以上就是密利根油滴实验，利用带电小油滴在电厂中的平衡状态，就可以求出他的电量 q， 进而修出电子的电量。中学阶段，你只考虑电厂力和重力就行。油地处于平衡状态时，这两个力相等，你明白了吗？明白了的话就去刷个题吧！

我们知道轻的相对原子弹是一点零零八，所以一模二的轻原子就重一点零零八克，或者是一点零零八乘以十的负三次方千克，然后我们用这个数去除以法拉利常数，结果就是一点零四四乘以十的负八次方千克每库轮， 这就是轻原子的质量和单位电合的比值，那么现在的话密顶根就测量出来了电子电合值也就单位电合的大小，所以我们就用电子的电合一点五九二乘以十的负十九次方，库伦乘以一点零四四乘以十的负八次方签合美库伦， 所以我们就算出来了清原子的质量是一点六六三乘以十的负二十七次方千克。 当然我们也能通过电子的电贺算出电子的质量是九乘以十的负三十亿次方千克，当然也能算出阿富甲 长数，就是用电子的电合值主语通过电解测量出来的法拉利常数，那么最后的结果就是美膜外的物质的分子数是六点零六二乘以十的二十三次方，那么这就是命令，跟当年给出来的结果和今天的测量值相差不大。 那么我们现在知道了轻原子质量，那么其他原子的质量都可以通过相对原子质量给他算出来， 现在的话我们再估计一下原子的大小哈。呃，就拿进原子来说，我们要进原子的相对原子质量是一百九十七，可以算出来进原子的质量是三点二五乘以十的负二十五次方千克。 我们还知道金的密度是一点九三乘以十的四次方钱和每立方米，所以每立方米的金中必然有一点九三乘以十的四次方，除以三点二五乘以十的分二十五个金元， 结果就是五点九四乘以十的二十八个，因此每个金元组所占的体系就是一除以五点九四乘以十的二十八次方，那么最后的结果就是一点六八乘以十的负二十九次方立方米，那么持镜就是二点六乘以十的负十次方米。啊， 看到了吧，只要算出电子的电核，最后连原子的直径都能算出来，这就是科学的魅力啊，太神奇了。那么今天我们测量出来的电子电核就是一点六零幺七六五乘以十的负十九次方库来是在采用了新的空气研制系数以后测量出来的结果。 虽然的话，今天我们不再测量电子的电核质了，但目前密地根的游离实验还有人在做，因为跨克模型就告诉我们，电子所携带的电核并非最基本的电核单位，那么质子中就有两个跨克具有负三 再背的电磁电核，那么一个跨核就具有三分之一倍的电磁电核。所以人们就希望在实验中发现这些电核，证明跨克不仅仅是一种理论模型。 孩子曾经也有这些灵性的报告说在实验中发现了具有三分之一倍的电磁电盒的油滴，但这个说法并没有得到广泛的确认， 所以目前的实验都证明了一点，跨客的色金币就意味着不存在自由跨客。好，后面我们再说到跨客话题的时候，还会再详细的说到这个问题。好， 那今天的内容就到这里，下节课我们再说原子核的发现过程，以及对原子核大小的测量。呃，我是理论科学，一律心怀娱乐尘埃，我们下个视频见。拜拜。