需要指出的是：“3-视频输出插座”是在本机配用CCD摄像头时使用，输出至监视器，监视器阻抗选择开关拨至75Q处；“12-计/停按键”是在油滴下落到预定开始位置时按一下此键，开始计时，到达预定距离时，再按一次该键，停止计时；“15-提升按键”，按下该键时，上下电极在平衡电压的基础上自动增加DC200V～300V的提升电压；“16-平衡电压调节旋钮”，可调节“平衡”按键时的极板间电压，调节电压DC0～500V左右。(2)油滴盒油滴盒示意图如图5-1-6所示，油滴盒的防风罩前装有测量显微镜，通过胶木圆环上的观察孔观察平行极板间的油滴，显示屏上装有分划板，其总刻度相当于线视场中0.2cm，用以测量油滴运动的距离L，分划板中间的横向刻度尺是用来测量布朗运动的。12(3)实验软件界面图5-1-6HLD-MOD-IX型油滴仪油滴盒软件界面如图5-1-7，各按钮功能看图1-上盖板；2-油雾孔开关：3-油雾室：4-油雾孔5-喷雾口：6-上电极板压簧；7-上电极板；8-防风罩：9-胶木圆环；10-下电极板：注。11-油滴盒基座;12-底板16
16 需要指出的是：“3-视频输出插座”是在本机配用 CCD 摄像头时使用，输出至监视器，监视器阻 抗选择开关拔至 75Ω处；“12-计/停按键”是在油滴下落到预定开始位置时按一下此键，开始计时， 到达预定距离时，再按一次该键，停止计时；“15-提升按键”，按下该键时，上下电极在平衡电压的 基础上自动增加 DC200V～300V 的提升电压；“16-平衡电压调节旋钮”，可调节“平衡”按键时的极 板间电压，调节电压 DC 0～500V 左右。 ⑵油滴盒 油滴盒示意图如图 5-1-6 所示，油滴盒 的防风罩前装有测量显微镜，通过胶木圆环 上的观察孔观察平行极板间的油滴，显示屏 上装有分划板，其总刻度相当于线视场中 0.2cm，用以测量油滴运动的距离 L，分划板 中间的横向刻度尺是用来测量布朗运动的。 ⑶实验软件界面 软件界面如图 5-1-7，各按钮功能看图 注。 图 5-1-6 HLD-MOD-IX 型油滴仪油滴盒 1-上盖板;2-油雾孔开关;3-油雾室 ;4-油雾孔 5- 喷雾口;6-上 电极板压簧; 7-上电极板; 8-防风罩;9-胶木圆环;10-下电极板; 11-油滴盒基座;12-底板
(4）软件操作控件实验控制区内有如下按钮：“提升”、“平衡”、“测量”、“计时”、“停止”、“清零”，这些按钮只一箱五码速立根油消仪IU11图5-1-7密里根油滴仪实验界面1-菜单按钮：2-标题栏：3-图像来集区：4-最小化按钮：5-关团按钮：6-数值显示区：7-实验控制区：8一图控制区：9-实验原理提示：10-效据操作区：11-数据记录区。有在设备打开成功后才可使用。在具体操作时，其作用与油滴仪面板上的按钮的作用大致相同。【实验内容】1、用MOD-5型立根油滴仪测量(1)调整仪器将仪器放平稳，调节仪器底部左右两只调平螺丝，使水平仪指示水平，这时平行极板处于水平位置。先预热10min，利用预热时间，从测量显微镜中观察。如果分划板位置不正，则转动目镜头，将分划板放正，目镜头要转到底。调节目镜，使分划板刻线清晰。将油从油雾室旁的喷雾口喷入（喷雾器持平喷一次即可），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。如果视场太暗，油滴不够清晰，或视场上下亮度不均匀，可略微转动油滴照明灯的方向节，使小灯泡前面的聚光灯正对前方。若用CCD（连同监视器），则将CCD对准显微镜，并进行调节，使监视器中看到清晰明亮的油滴。注意：调整仪器时，如果打开有机玻璃油雾室，必须先将平衡电压反向开关置“0”。17
17 ⑷软件操作控件 实验控制区内有如下按钮：“提升”、“平衡”、“测量”、“计时”、“停止”、“清零”，这些按钮只 有在设备打开成功后才可使用。在具体操作时，其作用与油滴仪面板上的按钮的作用大致相同。 【实验内容】 1、用 MOD-5 型立根油滴仪测量 ⑴调整仪器 将仪器放平稳，调节仪器底部左右两只调平螺丝，使水平仪指示水平，这时平行极板处于水平 位置。先预热 10min，利用预热时间，从测量显微镜中观察。如果分划板位置不正，则转动目镜头， 将分划板放正，目镜头要转到底。调节目镜，使分划板刻线清晰。 将油从油雾室旁的喷雾口喷入（喷雾器持平喷一次即可），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。如果视场太暗，油滴不够清晰，或视场上下亮度不均匀，可略微转动油滴 照明灯的方向节，使小灯泡前面的聚光灯正对前方。若用 CCD（连同监视器），则将 CCD 对准显微 镜，并进行调节，使监视器中看到清晰明亮的油滴。 注意：调整仪器时，如果打开有机玻璃油雾室，必须先将平衡电压反向开关置“0”。 图 5-1-7 密里根油滴仪实验界面 1-菜单按钮：2-标题栏：3-图像采集区：4-最小化按钮：5-关闭按钮： 6-数值显示区：7-实验控制区： 8-图像控制区：9-实验原理提示：10-数据操作区：11-数据记录区
(2)练习测量①练习控制油滴：用平衡法实验时，在平行极板上加工作（平衡）电压250V左右，反向开关放在“+”或“”侧均可，放走不需要的油滴，直到剩下几颗缓慢运动的油滴为止。注视其中的某一颗，仔细调节平衡电压，使这颗油滴静止不动。然后去掉平衡电压，让它匀速下降，下降一段距离后再加上平衡电压和升降电压，使油滴上升。如此反复多次地进行练习，以掌握控制油滴的方法。②练习测量油滴运动的时间：任意选择几颗运动速度快慢不同的油滴，用秒表测出它们下降一位移段所需要的时间。或者加上一定的电压，测出他们上升一段距离所需要的时间。如此反复多练几次，以掌握测量油滴运动时间的方法。③练习选择油滴：要做好本实验，很重要的一点是选择合适的油滴。选的油滴体积不能太大，太大的油滴虽然比较亮，但带电荷比较多，下降速度也比较快，时间不容易测准确。油滴也不能选得太小，否则布朗运动明显。通常平衡电压在200V以上，在20~30s时间内匀速下降2mm的油滴其大小和带电量都比较合适。④练习改变油滴的带电量：对MOD-5B型密立根油滴仪，可以改变油滴的带电量。按下汞灯按纽，低压求灯亮约5s，油滴的运动速度发生改变，这时油滴的带电量已经改变了。(3）正式测量①平衡测量法：从式（5-1-8）可知，用静态平衡测量法实验时，要测量两个量，一个是平衡电压U，另一个是油滴匀速下降一段距离1所需要的时间1g。测量平衡电压必须经过仔细的调节，并将油滴置于分划板上某条横线附近，以便准确判断出这颗油滴是否平衡。测量油滴匀速下降一段距离1所需要的时间t。时，应先让油滴下降一段距离后再测量时间。选定测量的一段距离7，应该在平行板之间的中央部分，即视场中分划板的中央部分。若太靠近上电极板，小孔附近有气流，电场也不均匀，会影响测量结果。若太靠近下电极板，测量完时间t后，油滴容易丢失，影响测量。一般取1为0.2cm比较合适。对同一颗油滴应进行5~6次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压。如果油滴逐渐变得模糊，要微调测量显微镜跟踪油滴，防止油滴丢失。用同样方法分别对1~2颗油滴进行测量，对MOD-5B型密立根油滴仪，也可用改变油滴带电量的办法，反复对同一颗油滴进行实验，求得电子电荷e。18
18 ⑵练习测量 ①练习控制油滴：用平衡法实验时，在平行极板上加工作（平衡）电压 250V 左右，反向开关 放在“+”或“-”侧均可，放走不需要的油滴，直到剩下几颗缓慢运动的油滴为止。注视其中的某 一颗，仔细调节平衡电压，使这颗油滴静止不动。然后去掉平衡电压，让它匀速下降，下降一段距 离后再加上平衡电压和升降电压，使油滴上升。如此反复多次地进行练习，以掌握控制油滴的方法。 ②练习测量油滴运动的时间：任意选择几颗运动速度快慢不同的油滴，用秒表测出它们下降一 位移段所需要的时间。或者加上一定的电压，测出他们上升一段距离所需要的时间。如此反复多练 几次，以掌握测量油滴运动时间的方法。 ③练习选择油滴：要做好本实验，很重要的一点是选择合适的油滴。选的油滴体积不能太大， 太大的油滴虽然比较亮，但带电荷比较多，下降速度也比较快，时间不容易测准确。油滴也不能选 得太小，否则布朗运动明显。通常平衡电压在 200V 以上，在 20~30s 时间内匀速下降 2mm 的油滴， 其大小和带电量都比较合适。 ④练习改变油滴的带电量：对 MOD-5B 型密立根油滴仪，可以改变油滴的带电量。按下汞灯按 纽，低压汞灯亮约 5s，油滴的运动速度发生改变，这时油滴的带电量已经改变了。 ⑶正式测量 ①平衡测量法：从式（5-1-8）可知，用静态平衡测量法实验时，要测量两个量，一个是平衡电 压 U，另一个是油滴匀速下降一段距离 l 所需要的时间 tg。测量平衡电压必须经过仔细的调节，并将 油滴置于分划板上某条横线附近，以便准确判断出这颗油滴是否平衡。 测量油滴匀速下降一段距离 l 所需要的时间 g t 时，应先让油滴下降一段距离后再测量时间。选 定测量的一段距离 l ，应该在平行板之间的中央部分，即视场中分划板的中央部分。若太靠近上电极 板，小孔附近有气流，电场也不均匀，会影响测量结果。若太靠近下电极板，测量完时间 tg 后，油 滴容易丢失，影响测量。一般取 l 为 0.2cm 比较合适。 对同一颗油滴应进行 5~6 次测量，而且每次测量都要重新调整平衡电压。如果油滴逐渐变得模 糊，要微调测量显微镜跟踪油滴，防止油滴丢失。 用同样方法分别对 1~2 颗油滴进行测量，对 MOD-5B 型密立根油滴仪，也可用改变油滴带电量 的办法，反复对同一颗油滴进行实验，求得电子电荷 e
②动态非平衡测量法：具体方法可由学生根据实验原理自拟（供选做）。③改变油滴带电量的研究与测量（供选做）方法自拟。2、用HLD-MOD-IX型油滴仪测量(1)仪器调节①将仪器放平稳，调节底座上的三个调平手轮，使水准泡指示水平，这时平行极板处于水平位置。②打开油滴仪电源，先预热仪器，预热时间不少于10分钟。打开监视器电源，5秒后自动进入测量状态。(2)静态（平衡）测量法①按“清零”键，使计时秒表清零。②按下“平衡”按键，调节电压在200V左右，将油雾从油雾室旁的喷雾口喷入（喷1—2次即可），，打开油雾孔开关，油滴从上电极板中间直径0.4mm的小孔落入电场中。微调测量显微镜的调焦手轮，这时在监视屏上将出现大量清晰的油滴，如果视场太暗，油滴不够明亮，亮度不均匀，可打开监视器左边小盒，内有4个调节旋钮。对比度一般置于较大，亮度不要太亮。③通过调节“平衡电压调节旋钮”驱走不需要的油滴，直到剩下几颗缓慢运动、大小适中的油滴为止，选择其中一颗，仔细调节平衡电压，使油滴静止不动。记下“电压表”上显示的数U。④通过按“提升”按键把油滴提升到显示屏最上端，再按下“测量”键，使油滴开始下降。③当油滴转为匀速运动时（正常须在按下“测量”键1秒钟后），可根据需要按下“计/停”按键计时。③通过按“计/停”键，测量油滴下落为2mm（在刻度板为4大格）的距离所经过的时间1g。停止计时，并立即按“平衡”键或“提升”键，以免油滴逃逸出本电场，此时完成一颗油滴的测量，此时“秒表”上的时间为油滴在2mm距离匀速运动的时间tg。如此对同一颗油滴重复5次测量，每次测量时都要检查和调整平衡电压，如果油滴逐渐变得模糊，要微调测量显微镜，跟踪油滴，勿使去失。③用同样方法，选择2颗油滴分别进行测量。得到该实验所需多组数据。③按公式对实验测量数据进行数据处理。【数据记录与数据处理】1、MOD-5型立根油滴仪测量19
19 ②动态非平衡测量法：具体方法可由学生根据实验原理自拟（供选做）。 ③改变油滴带电量的研究与测量（供选做）方法自拟。 2、用 HLD-MOD-Ⅸ型油滴仪测量 ⑴仪器调节 ①将仪器放平稳，调节底座上的三个调平手轮，使水准泡指示水平，这时平行极板处于水平位 置。 ②打开油滴仪电源，先预热仪器，预热时间不少于 10 分钟。打开监视器电源，5 秒后自动进入 测量状态。 ⑵静态（平衡）测量法 ①按“清零”键，使计时秒表清零。 ②按下“平衡”按键，调节电压在 200V 左右，将油雾从油雾室旁的喷雾口喷入(喷 1—2 次即 可)，打开油雾孔开关，油滴从上电极板中间直径 0.4mm 的小孔落入电场中。微调测量显微镜的调 焦手轮，这时在监视屏上将出现大量清晰的油滴，如果视场太暗，油滴不够明亮，亮度不均匀，可 打开监视器左边小盒，内有 4 个调节旋钮。对比度一般置于较大，亮度不要太亮。 ③通过调节“平衡电压调节旋钮”驱走不需要的油滴，直到剩下几颗缓慢运动、大小适中的油 滴为止，选择其中一颗，仔细调节平衡电压，使油滴静止不动。记下“电压表”上显示的数 U。 ④通过按“提升”按键把油滴提升到显示屏最上端，再按下“测量”键，使油滴开始下降。 ⑤当油滴转为匀速运动时（正常须在按下“测量”键 1 秒钟后），可根据需要按下“计/停”按 键计时。 ⑥通过按“计/停”键，测量油滴下落为 2mm（在刻度板为 4 大格）的距离所经过的时间 g t 。停 止计时，并立即按“平衡”键或“提升”键，以免油滴逃逸出本电场，此时完成一颗油滴的测量， 此时“秒表”上的时间为油滴在 2mm 距离匀速运动的时间 g t 。 ⑦如此对同一颗油滴重复 5 次测量，每次测量时都要检查和调整平衡电压，如果油滴逐渐变得 模糊，要微调测量显微镜，跟踪油滴，勿使丢失。 ⑧用同样方法，选择 2 颗油滴分别进行测量。得到该实验所需多组数据。 ⑨按公式对实验测量数据进行数据处理。 【数据记录与数据处理】 1、 MOD-5 型立根油滴仪测量
数据记录和数据处理参照表格5-1-1。2、HLD-MOD-I型油滴仪测量(1)手动测量静态（平衡）测量法表5-1-1平衡测量法数据记录表4, =S油U (v)tg (s)U(V)n,e,t, (s)q;滴(×10-19C)(×10-19C)12相关计算：9ml18元nld进行计算，式中油滴的半径，各常数分别根据公式。2pgtgbU/2pgt(l+pa如下：p=981kg·m-3油的密度g=9.792m·s-2重力加速度空气粘滞系数n=1.83×10-5kgm-l.s油滴匀速下降距离1=2.00×10-3m修正常数b=6.17×10~mcmHgP=76.0cmHg大气压强d=5.00x10-m平行极板间距离1目前e的公认值e。=1.6021773×10-19c1.43×10-144.15×10-6可以得到油滴带电量：：，油滴质量：，油滴半径：U[(1+0.02 /)][(1+0.02 ]20
20 数据记录和数据处理参照表格 5-1-1。 2、 HLD-MOD-Ⅸ型油滴仪测量 (1)手动测量 静态（平衡）测量法 表 5-1-1 平衡测量法数据记录表 =t s 油 滴 g t (s) U (V) g t ( s ) U ( V ) i q ( 19 10 C − ) i n i e ( 19 10 C − 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 ) 1 2 相关计算： 根据公式 3 2 g 18 2 (1 ) l d q g b U t pa = + 进行计算，式中油滴的半径 g 9 2 l a gt = ，各常数分别 如下： 油的密度 重力加速度 空气粘滞系数 油滴匀速下降距离 修正常数 大气压强 平行极板间距离 目前e的公认值 可以得到油滴带电量： 14 3 2 g g 1.43 10 (1 0.02 ) q U t t − = + ，油滴半径： 6 1 2 g g 4.15 10 (1 0.02 ) a t t − = + ，油滴质量： 3 981kg m− = 2 g 9.792m s− = 5 1 1 1.83 10 kg m s − − − = 3 l 2.00 10 m− = 6 b 6.17 10 m cmHg − = P = 76.0cmHg 3 d 5.00 10 m− = 19 0 e 1.6021773 10 C − =