密立根油滴实验

实验目的

测量油滴所带电荷量，认识电荷的量子化并求出基本电荷。

实验原理

油滴静止时，电场力与重力平衡，mg = qE = qU/d，所以 q = mgd/U。油滴质量由无电场时匀速下落的速度和空气阻力（斯托克斯公式）求得。各油滴的 q 都是 e 的整数倍，e ≈ 1.6×10^-19 C。

实验器材

• 油滴室（两块水平平行板）
• 喷雾器和油
• 可调直流高压电源
• 带刻度的显微镜
• 照明光源
• 电压表

实验步骤

1. 向油滴室喷入油雾，在显微镜中找到一颗清晰的油滴。
2. 不加电压，测量油滴匀速下落一定距离所用时间。
3. 接通电源，调节电压使油滴静止，记录电压 U。
4. 根据平衡条件和下落速度，计算油滴电荷量 q。
5. 换几颗油滴重复测量，比较各电荷量与最小值的关系。

实验现象与结论

不同油滴的电荷量各不相同，但都是同一个最小电荷量的整数倍。这个最小值约为 1.6×10^-19 C，即元电荷 e。说明电荷是不连续的，具有量子化特征。

注意事项

• 平行板加有高压，通电时不要触碰极板和导线。
• 避免吸入油雾，喷油后保持室内通风。

常见问题

密立根油滴实验说明了什么？

说明电荷是量子化的，任何带电体的电荷量都是元电荷 e 的整数倍，并测出 e 约为 1.6×10^-19 C。

为什么要先测油滴无电场时的下落速度？

油滴很小，由匀速下落时重力与空气阻力平衡可求出油滴质量，才能再算电荷量。