Порядок выполнения работы. Включают блок питания и осветительнуюсистему

Включают блок питания и осветительнуюсистему. Резким движением поршня насоса вбрызгивают масло в камеру. Наблюдают в микроскоп падение капелек. Так как микроскоп дает обратное изображение, капли в его поле зрения будут двигаться вверх. Замыкая на короткие промежутки времени ключ П, выбирают для измерений подходящую капельку.

При выборе капельки нужно исходить из следующих соображений. Во-первых, заряд капельки должен бытьотрицательным. При включении поля такая капля в поле микроскопа будет перемещаться вниз (учитывая тот фактор, что микроскоп переворачивает изображение). Во-вторых, следует избегать слишком больших или малых капель. Заряд большой капли велик, чтозатрудняет точное определение числа электронов на ней. Слишком малые капли, как указывалось выше, не подчиняют­ся закону Стокса. Каплей подходящего размера является такая, которая под действием силы тяжести падает со скоростью около 0.01 см/с. Такую каплю легко наблюдать, а скорость ее доступна точно­му определению.

После выбора капли включают ключ П и измеряют время t_ε про­хождения ею отрезка n₂-n₁ шкалы микроскопа. Зная цену деле­ния шкалы, можно определить длину пути капли. Затем размыкают ключ П и измеряют промежуток времени t_g, за который капля пройдет такое же расстояние в поле тяжести. Отсчет времени в обоих случаях сле­дует начинать уже после того, как капля пройдет некоторый путь. При этом условии ее скорость можно считать постоянной.

В работе участвуют два человека - один ведет непосредственное на­блюдение за каплей, включает и выключает секундомер и ключ П.

Второй фиксирует показания секундомера и вольтметра и ведет запись.

Измерения повторяют для 30 капель, имеющих близкие скорости па­дения. Результаты измерений и расчетов целесообразно оформить в виде таблицы, образец которой приведен ниже. Для удобства вычисле­ний формулу (5) можно привести к виду

(6)

Множитель А включает также длину пути капельки l и разность потенциалов U:

(7)

Величина А может бытьвычислена (в системе СГСЭ) предварительно по следующим данным: d =0.9 см, η= 1.832­·10^-4г/cм·с, l= 0.05 см (5делений шкалы),

U =800 В = 8/3 ед. СГСЭ, σ;= 0.94 г/см³, ρ;=1.29·10^-3 г/см³, g =981 см/с².

№ капли	Время, с	Обратные величины	Значения	Заряд капли en·10-10 СГСЭ
Подъ-ема tε	Паде-ния tg

Вычисленные по формуле (6) заряды капель группируют по сериям. В каждую серию входят близкие(в пределах погрешности эксперимен­та) значения. Находят средние значения зарядов для каждой серии.

Наименьшая разность между вычисленными средними зарядами и даст ве­личину заряда электрона е. Полученные после усреднения значения заряда электрона е сравнивают с табличным значением.

Контрольные вопросы

1. В каких опытах и каким образом проявляется дискретность электрического заряда?

2. Объясните основную идею метода Милликена.

3. Какие силы действует на заряженную каплю в поле конденсатора Милликена?

4. Суммируйте оптимальные условия для проведения опыта Милликена.

5. Почему для выполнения задачи по определению заряда электрона необходимы измерения с большим числом капель?

6. На каком основании движение капли можно считать равномерным?

7. Каким Вы представляете себе распределение капелек по величине заряда?

Литература

1. Шпольский Э.В. Атомная физика. М.:Наука. -1984. – Т.1. - С. 13-18.