密立根油滴实验——"最美丽"的十大物理实验之十

1923年12月10日,在瑞典斯德哥尔摩的音乐厅里,美国著名物理学家R·A·密立根(Robert Andrews Millikan,1868～1953)登上了领奖台,领取了物理学的最高荣誉--诺贝尔物理学奖.他由于用"油滴法"巧妙而精确地测量了电子电荷以及在光电效应方面的研究而获此殊荣.     

Millikan定律失效的实验证明

本世纪20年代初期,Millikan曾用油滴实验精确地测定了电子电荷.他得出了油滴下落速度的定律.近来美国Lehigh大学的Kim和Fedele仔细研究了不同半径的油滴在可变气压氮气布朗室中的运动[1].他们得到的实验结果表明:对于较大下落速度的粒子,粒子速度与布朗室气体密度的关系和Milli     

密立根油滴实验

<正>1主要内容密立根油滴实验是近代物理学中测量基本电荷e的一个经典实验,该实验是由美国著名物理学家密立根(Robert A.Millikan)经历十多年设计并完成的.这一实验的设计思想简明巧妙、方法简单,而结论却具有不容置疑的说服力,因此堪     

油滴实验

向原子领域进发二十世纪初,物理学处于向原子领域进发的新时期,一大批物理实验起了先导的作用。在这批实验中,油滴实验具有重要价值。它是美国杰出物理学家密立根(R·A·Millikan,1868—1953)为了测定电子的电荷e,而创造设计的。它不仅精确地给出了e值的大小,显示了电结构的量子性,而且也进一步为探求其它基本粒子的存在和性质,提出     

高功率离子束在偏压电荷收集器内部的电荷输运模拟

利用2.5维KARAT软件对高功率离子束在偏压电荷收集器内部的电荷输运过程进行PIC数值模拟，模拟结果表明在偏压电荷收集器内部电荷中和而电流不中和。在模拟中考虑了收集器的几何尺寸和离子束密度，因此模拟结果比一维数值计算的结果更为可靠。同时还模拟了偏置电压与电荷收集器离子收集效率之间的关系，对于峰值能量为500keV的高功率离子束，偏压为－800V即可满足测量要求，这一结果与实验吻合较好。     

密立根油滴实验中温度因素的影响：理论考量与实验校准

密立根油滴实验中，油滴荷电量的测量往往受各种误差的影响。研究发现，忽视温度变化对空气黏滞系数与油的密度的影响，是油滴实验中系统误差的主要来源，考虑其影响是获得理想的元电荷测定结果的必然要求。本研究设计了实时测温的实验方案，并根据温度变化校准实验参数。据此得到的元电荷测定结果，在本研究实验条件下，相对误差从未校准时的4%降至校准后的0.5%。实验结果验证了方案的可行性，以及对温度变化对参数影响所作修正的必要性。     

高功率离子束在偏压电荷收集器内部的电荷输运模拟

 利用2.5维KARAT软件对高功率离子束在偏压电荷收集器内部的电荷输运过程进行PIC数值模拟，模拟结果表明在偏压电荷收集器内部电荷中和而电流不中和。在模拟中考虑了收集器的几何尺寸和离子束密度，因此模拟结果比一维数值计算的结果更为可靠。同时还模拟了偏置电压与电荷收集器离子收集效率之间的关系，对于峰值能量为500keV的高功率离子束，偏压为－800V即可满足测量要求，这一结果与实验吻合较好。     

用微机处理密立根油滴实验数据

密立根油滴实验构思巧妙，方法简便，结论准确，目前仍是理工科物理专业学生的必做实验．该实验从设计出来至今也近百年了，实验仪器也被几度更新、改进，测量变得更加方便了．但其中的一个关键环节——数据处理（获得未知的基本电荷量）始终未能解决妥当．为了获得基本电荷量，必须求出一组油滴带电量的最大公约数，但实验存在误差，对一组有误差的数据求最大公约数是相当困难的，因此目前主要采用“倒过来验证”的方法进行数据处理，用实验测得的每个电荷值q除以公认的电子电荷值。一1．60X10－－‘’C．得到一个接近于某一整数n的数值，…     

用α射线改变密立根实验中油滴的荷电量

Millikan油滴实验是综合性大学近代物理实验大纲规定的一个必排实验,目前开设此实验的院校有的是对不同的油滴进行测量,有的是对同一个油滴,改变其带电量进行观测,后一种方法在分析数据时较为简便。改变油滴带电量的方法有多种,如用X射线、激光、电火花、γ射线(Co~(0))等等。考虑到这些方法多数不安全,所需设备又庞杂,我们采用了α源改变油滴电量,这种方法简易可行.使用安全,大大简化设     

厚度对非极性聚合物薄膜驻极体电荷储存及电荷动态特性的影响

以Du Pont公司的商用Teflon FEP A型薄膜为例，通过热脉冲技术、等温表面电位衰减测量和开路热刺激放电电流谱分析等实验结果，讨论了经常温和高温电晕充电后样品厚度对薄膜驻极体的沉积电荷密度、薄膜驻极体的内电场、体电导率以及电荷储存稳定性的影响.通过热脉冲技术组合电导率温度曲线的测量，研究了在不同温度条件下样品厚度对沉积电荷层的平均电荷重心移动的影响.结果表明：在充电参数一定的条件下，随着膜厚的降低，储存电荷密度上升，但电荷稳定性有所下降.因此，合理地调控薄膜厚度，可以有效地优化驻极体的电荷储存能 关键词： 厚度 驻极体 电荷储存能力 电荷稳定性     

高电荷态金属离子的产生实验研究

 为满足兰州重离子加速器的实验要求，在14.5GHz高电荷态ECR离子源上做了一系列产生金属离子的实验，尝试了多种方法，包括炉子加热及MIVOC（Metallic Ion form Volatile Compounds）两种方法，其中，用炉子做的结果较理想。实验主要研究了铜、锌、镍多种电荷态离子的产生，具有代表性的是39euA的¹³⁺，30euA的Zn¹³⁺和29euA的Ni¹⁰⁺。分别给出了这三种金属离子产生的多电荷态束流峰谱图，以及实验的一些其它现象及结果，并对其进行了讨论与总结。     

CCD在光谱分析系统中的应用研究

本文对利用ＣＣＤ作传感器件进行光谱分析的方法进行了理论和实验研究。通过分析ＣＣＤ的结构特点和光电特性，从理论上证明了利用ＣＣＤ进行光谱分析的可行性，设计了一套适合线阵ＣＣＤ的高速图像采集卡，建立了一套智能化光谱数据采集分析系统。该系统主要由光栅、ＣＣＤ传感器及数据采集卡、计算机等部分组成。我们用高压汞灯作为标准光谱进行定标，得到了一个非常简单的计算光谱的数学公式。实验表明该系统具有较高的测量精度，特别适用于瞬态过程的光谱分析。     

高电荷态Ar^q＋与Ne碰撞中入射离子电荷交换截面的研究

报道Ar^q Ne(q=8，9，11，12)碰撞体系中多电子转移过程，得到了多组实验测量电荷交换截面数据，讨论入射离子电荷交换截面、反冲离子产生截面与入射离子电荷态、能量以及散射离子电荷态的关系，并且将实验结果与Ar^q Ar碰撞体系进行对比研究。在修正分子库仑过垒模型的基础上，对实验现象做了合理的解释。     

取样平均法提高CCD多道探讨器信噪比

应用取样平均法有效地提高了ＣＣＤ光学多道探测器信噪比，当采样次数为ｍ时，信噪比提高√ｍ倍，应用于实验得到了高信噪比的各种光谱谱图。     

提高CCD实验效果

通过对CCD实验图样和照明的改进设计，提高了CCD实验的效果。     

用验电器检验正负荷实验的探讨

对验电器检验带电体电荷种类的原理进行分析，对实验操作中可能出现的问题进行了探讨。     

实际Paul阱的电参量计算

用边界元方法，计算了实际Ｐａｕｌ阱，当存在开孔和轴向装配误差时环帽极的面电荷密度及阱的电容值，给出了它们随孔径大小变化的规律，从而为实验中选择孔径的大小提供了理论依据，同时也有助于囚禁离子动力学参数的计算     

高电荷态离子与原子碰撞激发

高电荷态离子与原子碰撞激发原子碰撞物理实验是在研究微观粒子的结构、能级、碰撞过程、能量输运过程的基础上发展起来的．通过粒子与原子的碰撞，使我们对原子的内部结构有更进一步的了解．例如：卢瑟福由α粒子的碰撞实验发现原子中心有一个核，从而他提出了核式原子模...     

非对称条件下三体索末菲参量的修正

在非对称几何条件下导出新的有效索末菲参量，对ＢＢＫ理论提出了修正，并运用修正后的ＢＢＫ理论计算了中能电子离化Ｈｅ原子的三重微分截面（ＴＤＣＳ），所得结果与ＢＢＫ理论计算进行比较发现：这种修正明显地改善了ｂｉｎａｒｙ峰与实验数据的符合程度。     

320KV-ECR离子源表面物理实验终端

建成了兰州重离子加速器国家实验室320KV—ECR离子源表面物理实验终端，阐述了该实验终端的关键技术参数，描述了即将开展的高电荷态离子与表面相互作用的物理研究工作及其研究意义．