摘 要： 本文分析了密立根油滴實驗中影響實驗過程或結果的幾個經(jīng)常出現(xiàn)的問題，并提出了相應的處理方法。

關鍵詞： 密立根油滴 常見問題 處理方法

密立根油滴實驗是近代物理中一個具有代表性的實驗，其設計思想、實驗方法堪稱物理學的典范，雖然過去了一百多年，但它所折射出來的科學光輝依然熠熠生輝，指引著千萬學子科學探索的方向。

隨著儀器設備的不斷完善，密立根油滴實驗的結果也日趨完美，但由于對于基本電荷電量這一微觀量的測量，對實驗條件的要求相對較高，在實驗過程中難免會出現(xiàn)一些問題，影響實驗效果。如果能正確地分析和處理這些問題，就會給實驗創(chuàng)造更為有利的條件，得到更加準確的實驗結果。下面以MOD-5型密立根油滴儀為例，分析總結實驗中常見的問題及相應的處理方法。

一、噴油后視場中不見油滴

正常情況下，用噴霧器噴油后，視場中會出現(xiàn)滿天繁星一樣的油滴，如果噴油后沒有油滴出現(xiàn)，一般會是以下幾方面的原因：

1.顯微鏡焦距沒有調(diào)節(jié)到合適位置，油滴無法成清晰的像，需仔細調(diào)節(jié)顯微鏡焦距。

2.油霧倉底部擋風板閉合，油滴無法進入電場中。在噴油時，應拉開擋板，待油滴進入后再閉合擋板。

3.電極板上板小孔被油霧阻塞，油滴無法進入電場，需及時清理上板油污，使小孔通透。

4.噴霧器漏氣，無法噴入油滴，需更換噴霧器。

二、視場亮度不均勻或偏暗

1.如果視場亮度不均勻，一般是電場的照明二極管位置不正所致，需關閉電源，仔細調(diào)整發(fā)光二極管位置。

2.如果是亮度不夠，有兩個原因，一個是照明二極管可能被油污所蒙蔽，致使發(fā)光暗淡，需清理。二是照明二極管縮入了電場側(cè)壁的進光小孔中，只需調(diào)整一下位置就可以了。

三、油滴橫向漂移

油滴進入電場后，其下落和上升路徑不豎直，逐漸向一個方向橫向漂移，有時沒有測量結束，油滴已經(jīng)漂移出可以顯示的視場范圍。有以下幾個原因：

1.沒有封閉油霧倉底孔擋板，空氣的流動對微小的油滴產(chǎn)生影響，使其橫向漂移。測量過程中應注意關閉油霧倉底孔擋板。

2.在動態(tài)（非平衡）測量中，如果儀器沒有調(diào)整好水平，致使油滴受到一個水平橫向的電場力分力的作用，就會產(chǎn)生橫向漂移。但在靜態(tài)（平衡）測量中，不存在這方7152de9c73329c59c236535abf8583a80632151e981f7344e46c6f499f35b073面的原因，需要在測量前仔細調(diào)整儀器水平。

3.顯微鏡鏡頭偏斜，導致分劃板豎線不垂直于水平方向，這樣豎直下落的油滴的運動方向就與分劃板縱線不平行，油滴橫向漂移。調(diào)整方法：控制一顆油滴，使其上下運動，邊觀察邊仔細轉(zhuǎn)動顯微鏡鏡筒，直到油滴上下運動的軌跡與分劃板縱線平行為止。

四、噴入的油滴不帶電

噴入油滴后觀察，有時發(fā)現(xiàn)油滴都比較暗，懸浮在視場中且不受控制，這種油滴一般都比較小，且不帶電，不適合測量。如果這種油滴比較多，一般是由于環(huán)境中空氣的濕度過大，油滴不易帶上電荷。特別是雨季容易出現(xiàn)這種情況。這就需要盡量避免在濕度大的季節(jié)做這個實驗，或者要在濕度大的實驗室中用空調(diào)除濕。再者，如果噴霧器所噴射的油滴過于細小，也會造成這種想象，可以更換噴霧器試試。

五、實驗誤差偏大

密立根油滴實驗中造成結果誤差偏大的原因很多，因為對于微觀量的測量，稍有不慎，就會使實驗結果謬以千里。誤差偏大的原因主要有：

1.本實驗的測量原理原理式是一近似公式，測量本身存在著理論誤差。

2.平衡電壓U的測量存在誤差。在調(diào)節(jié)油滴平衡時，是用肉眼觀察油滴是否處于靜止狀態(tài)的，動與不動都是相對于觀測者來說的，觀察角度、觀測時間等其他一些主觀因素都會對測量值產(chǎn)生一定的影響。另外油滴的布朗運動對平衡電壓的調(diào)節(jié)也產(chǎn)生一定影響。為減小以上各因素引起的誤差，應在實驗中將油滴置于分劃板某一橫線上仔細調(diào)節(jié)平衡電壓，并有足夠長的觀測時間。

3.時間t的測量誤差。油滴在電場中勻速下落一段距離所用的時間，是手動測量的，更容易產(chǎn)生誤差。觀測者的反應速度、觀測角度，起始與終點的確定等因素都會對時間的測量產(chǎn)生影響。測時間時，要注意手、腦、眼配合好，反應快，眼睛盡量平視分劃板。

4.選擇油滴不合適引起誤差。實驗中選擇適合測量的油滴很重要。一般應選擇平衡電壓在200伏～400伏之間、勻速下落2毫米所用時間在20秒左右的油滴進行測量，這樣的油滴質(zhì)量、帶電量都比較合適，通常油滴帶幾個電荷。如果選擇太大的油滴（一般帶電量也比較多），就會下落比較快，不容易測準時間；如果油滴太小，就會比較暗，不容易跟蹤，同時布朗運動會比較明顯，也不適合測量。

5.選擇油滴少，測量次數(shù)少引起誤差。在密立根油滴實驗中，基本電荷電量一般是用求油滴帶電量的最小公約數(shù)的方法取得的，應為大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結果。所以實驗中應增加測量次數(shù)及盡可能多地選擇多個油滴進行測量，結果才能更趨于準確。在時間允許的情況下，應至少選擇8—10個油滴測量，每個油滴的測量次數(shù)在6—10次。密立根油滴實驗設計巧妙，原理清晰，極富啟發(fā)性，是一個值得我們深入學習和研究的經(jīng)典實驗，在實驗中應要求學生耐心、細致，善于觀察，注意指導學生克服一些不利因素，遇到問題認真分析原因并找到解決的方法，提高學生分析問題、解決問題的能力，取得滿意的實驗效果。

參考文獻：

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[2]肖蘇.大學物理實驗[M].安徽合肥.中國科學技術大學出版社，2004：283-288.