密立根油滴实验结果讨论密立根油滴实验数据10组( 二 ) _生活百科

刚才我们已经计算了水滴的平均质量，所以1897年汤姆逊测得的结果是正离子的电荷值为0.9× 10-19库仑，负离子的电荷值为1× 10-19库仑，两个数据相差10%，可以解释为实验数据的不确定性。
1898年，汤姆逊也测到了电子的电荷，与汤姆逊所用的方法基本相同。不同的是，汤姆逊云室中的离子是用X射线照射空气体产生的。他在测量水滴的总质量和总电荷时没有使用硫酸，而是通过测量空气体的电导率和温度变化来间接测量水滴上的荷质比，最终结果为2 。
1903年，威尔逊继续跟进，也测量了电子的电荷。如上所述，他测量了水滴的半径和质量，这是通过测量下落速度计算出来的。
不同的是，威尔逊在计算了水滴的质量和大小后，给云室施加了一个均匀的电场，然后水滴受到三个力的作用，分别是重力、空气体粘滞阻力和电场力。
重力可以根据刚才计算的质量来计算，粘性阻力可以根据水滴的半径和观测速度来计算。电场力等于水滴上的电荷乘以电场强度。
当这三个力再次达到平衡时，水滴就会匀速下落，然后我们就可以计算出唯一未知水滴的电荷了。威尔逊在1903年测得的值是1.03× 10-19库仑。
可以看出三个结果的一致性很高，但人们还是认为这个实验有问题，总的感官误差很大，测得的值不准确。于是在1906年，美国物理学家米利根决定重新测量电子的电荷，希望得到比卡文迪许实验室更精确的结果。
【密立根油滴实验结果讨论密立根油滴实验数据10组】在米利根的实验中，最大的改进是他用矿物油代替了水蒸气，所以被称为米利根油滴实验。他用喷雾器往云室里喷矿物油。带电离子周围形成的油滴有两个特征。第一，油滴表面不容易蒸发，所以质量总能得到保。第二是在水蒸气实验中，我们只能看到一朵云，只能把云作为一个整体来研究，但是矿物油不一样。我们可以呆在云中。
比如我们可以给云室施加一个电场，让某个油滴上升，然后去掉电场，让它下落。在多次上升和下降的过程中，我们可以精确地测量它，并最终计算出它的电荷。
先说1911年米利根论文中的一个例子。不加电场时，6号油滴以8.59× 10-4m/s的匀速下落，计算出油滴质量为8.10× 10-14g，半径为2.76× 10-6m 。
然后在油滴上加一个强度为3.18× 10 5伏/米的电场。电场力的反向与重力的方向相反。当油滴开始匀速上升时，说明向上的电场力、重力和粘性阻力之和已经达到平衡状态。
这时我们可以列出一个公式，公式中只有未知量的油滴电荷，这里就不写公式了，直接给出结果。通过测量上升速度，我们可以计算出这个上升油滴的电荷为29.87× 10-19库仑。
然后我们去掉电场让油滴下来，再加上电场再次测量油滴的电荷，再去掉电场加上电荷继续测量。经过多次重复实验，我们获得了一组数据。
29.87，39.86，28.25，29.91，34.91，36.59，28.28，34.95，39.97，26.65，41.74，30.00，33.55，这些数值的单位都是10-19库仑。
可以看出，这些数比电子的电荷大得多，所以这不是电子的电荷，也不是单位电荷，很难看出它们之间的规律。别急，我们先取两者之差，即从油滴的电荷中减去前一次上升的电荷，就可以得到一个完整的电荷变化数据。
9.91, -11.61, 1.66, 5.00, 1.68, -8.31, 6.67, 5.02, -13.32, 15.09, -11.74, 3.35.从它们的差异可以看出，每次电荷变化的量是最小量的整数倍。
这个值就是最小的单位电荷，也就是电子的电荷值。这是用6号油滴测出来的结果。在Milligan对几个油滴重复上述测量后，得到的平均电子电荷为1.5× 10-19库仑。

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