显微观测记录 · 数据处理

密立根油滴数据分析台

低雷诺数 · 终速模型

先看清油滴处于什么状态

视野中的亮点是油滴,横线是目镜刻线;极板间电场方向按向上设置。

密立根油滴显微观测视野 两块平行极板之间有一颗油滴,可显示向上、向下或悬停运动,以及重力、浮力、电场力和阻力方向。 上极板(-) 下极板(+) 电场 E 匀速上升 刻线 1刻线 3刻线 5
油滴亮点 ↑电场方向 速度取运动方向上的大小

有效重力:G′ = (ρ油 − ρ气)Vg

斯托克斯阻力:f = 6πηrv

在低雷诺数、忽略非定常流动修正的模型下,阻力近似为6πηrv;只有达到稳定终速,才能进一步令合力为零列力平衡式。

观测与仪器数据

环境参数(默认约 20 ℃)

加场后的运动模式

连续四段速度

教学判据:相对标准差 ≤ 5%
尚未检验。先避开加电或换向后的启动段,再比较连续区间速度。

单滴计算记录

结果保留约 3 位有效数字;输入精度有限时,不把屏幕显示的末位当成真实精度。

有效重力 G′—已扣除空气浮力
无场阻力 ff—用于核对终速平衡
单滴电荷量 |q|—稳定终速后才给出
与基本电荷之比 |q|/e—e = 1.602 × 10⁻¹⁹ C

力的量级

重力 G—
浮力 Fb—
加场阻力 fE—

当前模式的平衡式

等待稳定性检验

  • 电场强度按 E = U/d 计算。
  • 本台约定电场力向上,速度输入取大小。
  • 先判断状态,再选择力平衡式。

多滴电荷整数倍检验

把合格油滴加入记录,比较 |q| 与最接近的 ne。接近整数倍是量子化证据之一;少量数据、系统误差或油滴状态改变都可能造成偏离。

油滴|q| / C|q|/e最接近 n相对偏差判断
还没有合格记录

建议记录多颗油滴,并优先检查偏差较大的观测。

模型边界:这里使用球形油滴、低雷诺数、均匀电场和稳定终速近似。真实实验还可能需要考虑滑移修正、温度对黏度的影响、极板间距与电压标定等系统误差。