【实验内容与步骤】
1.仪器连接
将Q9插头的电缆线接至监视器后背下部的插座上,注意,一定要插紧,保证接触良好,监视器阻抗选择开关一定要拨在75Ω 处。
2.仪器调整
调节仪器底座上的三只调平手轮,将水泡调平。
3.测量前练习
练习是顺利做好实验的重要一环,包括练习控制油滴运动,练习测量油滴运动时间和练习选择合适的油滴。
(1)练习控制油滴运动。先用喷雾器将油雾喷入油雾室。微调测量显微镜,能够清晰地看到油滴。在平行极板上加上平衡电压(约300V),驱走不需要的油滴,直到剩下几颗缓慢运动的为止。判断油滴是否平衡要有足够的耐性。将油滴移至某条刻度线上,仔细调节平衡电压,这样反复操作几次,经一段时间观察油滴确实不再移动才认为是平衡了。盯住其中一颗,去掉平衡电压,让它匀速下降,下降一段距离后再加上升降电压使油滴上升。如此反复多次地练习,掌握控制油滴运动的方法。
(2)练习测量油滴运动时间。选择几颗运动速度快慢不同的油滴,测出它们下降一段距离所需的时间,或加上一定电压测出它们上升一段距离所需的时间,如此反复多次地练习,以掌握测量油滴运动时间的方法。
(3)练习选择合适的油滴。选择一颗合适的油滴十分重要。大而亮的油滴必然质量大,所带电荷也多,而匀速下降时间则很短,增大了测量误差;过小的油滴观察困难,布朗运动明显,会引入较大的测量误差。通常选择平衡电压为200~300V,匀速下落2mm 的时间在20~30s左右的油滴较适宜。其大小和带电量比较合适。
4.正式测量
实验方法可选用平衡测量法和动态测量法。
(1)采用平衡测量法,可将已调平衡的油滴用功能控制开关“升降”挡移到“起跑”线上,然后迅速拨至“平衡”挡。测量时功能控制开关拨至“测量”挡,油滴开始匀速下降的同时,计时器开始计时,到“终点”时迅速拨至“平衡”挡,油滴立即静止,计时也立即停止。读出油滴下降1.00mm(2格)时间,用简化公式(3-17)计算油滴电量q 时,tg应是数字秒表读数的2倍。tg对应油滴下降2.00mm(4格)的时间。将某颗油滴重复测量3~5次,tg取平均值。选择6~10颗油滴,求得电子电荷的平均值e。
(2)采用动态测量法,可分别测出加电压时油滴上升的速度和不加电压时油滴下落的速度,代入式(3-15),求出e 值。油滴的运动距离l 一般取1.5mm(3格)。对某滴油滴重复测量3~5次,选择6~10滴油滴,求得电子电荷的平均值e。在每次测量时都要检查和调整平衡电压,以减小偶然误差并防止因油滴挥发而使平衡电压发生变化。
5.选做项目
用动态法测电荷e 值。
6.注意事项
喷雾器内的油不可装得太满,否则会喷出很多“油”而不是“油雾”,堵塞上电极的落油孔。每次喷油时,应在一张白纸上喷几下,确认有油雾喷出,再往喷油孔喷油,一般按两下即可。喷油时,喷雾器的喷头不要深入喷油孔内,防止大颗粒油滴堵塞落油孔。每次实验完毕应及时揩擦上极板及油雾室内的积油。