Порядок выполнения работы. Включают блок питания и осветительнуюсистемуВключают 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 tε прохождения ею отрезка n2-n1 шкалы микроскопа. Зная цену деления шкалы, можно определить длину пути капли. Затем размыкают ключ П и измеряют промежуток времени tg, 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.
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.
|