二、实验仪器

密立根油滴实验仪、钟表油等。

实验仪由主机、CCD成像系统、油滴盒、监视器和喷雾器等部件组成。

①主机包括可控高压电源、计时装置、A／D采样、视频处理等单元模块。

②CCD成像系统包括CCD传感器、光学成像部件等。

③油滴盒包括高压电极、照明装置、防风罩等部件。

④监视器是视频信号输出设备。

仪器部件示意如图3.71所示。

图3.71　密立根油滴实验仪主机部件示意图

1—CCD盒；2—电源插座；3—调焦旋钮；4—Q9视频接口；5—光学系统；6—镜头；7—观察孔；8—上极板压簧；9—进光孔；10—光源；11—确认键；12—状态指示灯；13—平衡／提升切换键；14—0 V／工作切换键；15—计时开始／结束切换键；16—水准泡；17—电压调节旋钮；18—紧定螺钉；19—电源开关；20—油滴管收纳盒安放环；21—调平螺钉（3颗）(https://www.daowen.com)

CCD模块及光学成像系统用来捕捉暗室中油滴的像，同时将图像信息传给主机的视频处理模块。实验过程中可以通过调焦旋钮来改变物距，使油滴的像清晰地呈现在CCD传感器的窗口内。

电压调节旋钮可以调整极板之间的电压大小，用来控制油滴的平衡、下落及提升。

计时“开始／结束”按键用来计时、“0V／工作”按键用来切换仪器的工作状态、“平衡／提升”按键可以切换油滴平衡或提升状态、“确认”按键可以将测量数据显示在屏幕上，从而省去了每次测量完成后手工记录数据的过程，使操作者把更多的注意力集中到实验本质上来。

油滴盒是一个关键部件，具体构成如图3.72所示。

图3.72　油滴盒装置示意图

1—喷雾口；2—进油量开关；3—防风罩；4—上极板；5—油滴室；6—下极板；7—油雾杯；8—上极板压簧9—落油孔

上、下极板之间通过胶木圆环支撑，三者之间的接触面经过机械精加工后可以将极板间的不平行度、间距误差控制在0.01 mm以下。这种结构基本上消除了极板间的“势垒效应”及“边缘效应”，较好地保证了油滴室处在匀强电场之中，从而有效地减小了实验误差。

胶木圆环上开有两个进光孔和一个观察孔，光源通过进光孔给油滴室提供照明，而成像系统则通过观察孔捕捉油滴的像。照明由带聚光的高亮发光二极管提供，其使用寿命长、不易损坏；油雾杯可以暂存油雾，使油雾不会过早地散逸；进油量开关可以控制落油量；防风罩可以避免外界空气流动对油滴的影响。