实验背景

电子电荷是一个基本的物理量，对它的准确测定在物理学及所有相关自然科学、工程科学中具有极其重大的意义。美国物理学家密立根（Milikan）从1906年起历经11年，做的测量微小油滴所带电子电荷的实验研究，即通常所说的油滴实验，堪称物理实验的典范。油滴实验由于其设计精巧,原理清晰易懂,设备及方法简单直观,在物理学史上是十分著名的实验，其结果证明了电荷的不连续性和得到了基本的电子电荷的电量值，得到全世界的认可，密立根也因此获得了1923年的诺贝尔物理学奖。其设计思想和方法十分具有启发性而被选入大学物理实验的保留题目之一。

本实验采用CCD成像方法，在监视器上观测微小油滴的运动。对传统的显微镜观测法有少许的改进，避免长时间观测引起的眼睛疲劳。另外在监视器中测量结果也较用读数显微镜测量的准确度高。

实验目的

1.通过油滴实验现象的观察及测量，加深电子电荷不连续的感性认识。

2.掌握油滴实验精巧的设计方法。

3.掌握密里根油滴仪结构、工作原理及使用方法。

实验仪器与装置

东南大学物理系生产的MOD-5型密里根油滴实验仪，秒表和喷雾器。

MOD-5型密里根油滴实验仪包括：油滴盒，测量显微镜，数字电压表，工作电压调节旋钮，工作电压反向开关，升降电压调节旋钮，升降电压反向开关，CCD和监视器等。

油滴盒结构如图示。油滴盒是由两块经过精磨的平行极板，上极板中央有一个直径0.4mm的小孔，油滴从油雾室经油雾孔落入小孔，进入上下极板之间。油滴盒防风罩前装有测量显微镜，用以观察平行极板间的油滴。测量显微镜目镜头中装有分划板，用以测量油滴运动的距离。

实验内容和步骤

1.仪器调节

调节仪器水平。预热10分钟，同时调节分划板位置，并调节目镜使分划板刻线清晰（实际测量时分划板已经调节好，无需调节）。将油从喷雾口喷入，微调测量显微镜的调焦手轮，使视场中出现大量清晰的油滴。

2.选择合适的油滴并控制其运动

练习控制油滴运动：选择合适的油滴(平衡电压在200V~300V之间，在20s左右时间内匀速下落2mm的油滴，其大小和带电量比较合适)，通过加减电压，来观察油滴运动速度，并达到熟练控制油滴运动速度。

3.正式测量

⑴首先选择合适的油滴，平衡电压在200V~300V之间，通过2mm行程的时间在20s左右的油滴。

⑵将油滴调至分划板的上方，仔细调整并记录平衡电压（当油滴静止不动时的电压即为平衡电压），然后将仪器左下角的升降电压开关移至“下落”，同时按下右侧“计时”按钮开始计时，油滴下降，当油滴通过2mm行程时再次按下“计时”按钮，计时停止，并将升降电压开关移至“平衡”，记录时间。

⑶这时油滴在分划板下方，按下“复零”按钮使计时值归零，将升降电压开关移至“提升”，同时按下“计时”按钮开始计时，油滴上升，当油滴通过2mm行程时再次按下“计时”按钮，计时停止，并将升降电压开关移至“平衡”，记录时间。

⑷重复⑵和⑶步骤，对同一油滴测量4~6次。注意，每次必须重新调整平衡电压并做记录。整个测量过程中都要对油滴进行跟踪，以免油滴丢失。

⑸用同样的方法选择10粒合适的油滴进行测量。

⑹整理数据，用静态法计算电子电荷e，并做误差分析。

显微镜目镜与监视器的接线处十分脆弱，禁止触碰。

喷油前必须打开油雾口开关将油从油雾室旁的喷口喷入，一次不可喷得太多，否则会堵塞油滴盒上盖的小孔。