油滴实验毕业论文

油滴实验毕业论文

在生活中，大家逐渐认识到报告的重要性，不同的报告内容同样也是不同的。那么报告应该怎么写才合适呢？以下是我帮大家整理的物理学毕业论文开题报告，欢迎大家分享。

一、选题背景及研究意义

(一)选题背景

密立根作为英国杰出的物理学家，在1909至1917年间做了大量的测量微小油滴所带电荷的实验工作，即所谓油滴实验。历经10年左右，密立根终于成功的直接测量到电子电荷量。密立根油滴法采用经典力学的方法揭示微观粒子的电子本性，实验方法简单、直观、巧妙而又准确，堪称物理实验的典范，一直久负盛名以及各大学物理教程实验都在学习他的实验方法。密立根油滴法测量电子电荷的结果证明了电荷的不连续性，并且测量到基本的电子电荷的电荷数为e=1.60×10库仑。

电子电荷量e是一个重要基本物理常数，其经典测量技术--密立根油滴实验是大学物理实验教学的重要项目之一。

基本电荷量e是一个基本物理常数，它描述电子电量的量子单元。尽管现代公认的e值是根据光速和其他可精确测定的物理常数值而求得的，但由于电子基本电荷测量的原始实验方法--密立根油滴实验具有设计精妙、物理思想清晰和实验技术方法简单等特色，具有极高的学习价值，从而成为高等学校物理实验教学的重要经典项目之一。

随着科学的发展密立根测油滴法所测出的电子所带电荷量越来越不能满足科学实验的需要，精确度的提高是实验成功的关键。从而不断改进实验是后面的物理学家的一种责任和义务，对于我们大学生来讲如何提高学习效率和实践能力是我们在大学所要掌握的一种技巧和能力，对于现在的实验来说如何更好地做好实验和降低实验误差就是我们应该去努力实现的。

本论文从对三种方法的比较入手选择比较好的方案来测量电子电量，在实验中去发现问题改进问题，在对实验数据的分析取合理的数据来完成电子电量的测量。通过对实验过程中的问题解决及新的发现去选择其中的一项误差并对其改进。

(二)研究意义

实践意义：通过实践我们把理论掌握的东西变成能通过实践表达出来，进一步加深对理论的理解和掌握也是一种加强我们的动手能力的方法。在实验过程中让我们更好的去了解理论上的推到和公式中各个字母代表的意思。

理论意义：通过理论上的研究和讨论让我们明白每一个科学上有建树的人的成果的来之不易，让我们去学会更好的珍惜别人的劳动成果，不让我们在有那种感觉如何事情都还简单的想法。

二、主要研究内容、研究方法及拟解决的关键问题

(一)主要研究内容：

1、电子电量的公式表达式

2、电子电量的测量方法

3、电子电量的测量方法研究和改进

(二)研究方法：

1、实验法

2、参考文献分析法

3、经验总结法

(三)拟解决的关键问题

当前物理实验是解决很多物理理论的`关键部分，物理实验是在很多实验中去推敲和证明理论的一种方法。如何提高物理实验的精确度和实验过程的简化度是一个物理实验能否更快完成的关键，通过对密立根油滴的实验来验证试验的过程和过程补救来完善实验。

三、完成毕业论文所必需具备的工作条件及解决的办法

(一)工作条件：

实验室图书馆互联网。

(二)解决办法：

通过实验来测量油滴的带电量并想发来减小实验过程的误差。

到学校图书馆查阅资料，收集资料，根据收集到的资料进行研究和分析，同时对高中生进行调查，了解他们的心理，最后着手毕业论文的书写。

四、工作的主要计划、进度与时间安排

论文研究初期(20xx年10月——20xx年11月)：查阅相关的文献资料，做好资料收集工作。

论文研究中期(20xx年11月——20xx年2月)：对收集的材料进行整理分析，并对收集的资料在实验中去完成和完善，具体开展阶段性研究，积累资料，不断改进，及时整理研究成果并形成初稿。

论文研究后期(20xx年2月——20xx年4月)：在初稿基础上总结反思，不断完善和修改，最后完成定稿。

五、论文写作提纲

0.引言

1.电子电量的测量研究

1.1电子电量的物理意义及历史背景

1.2电子的量子化证明

1.3电子电量公式表达试的推导

1.4三种测量电子电量方法的比较及选择

1.5选择方案的优点及选择的原因

2.电子电量的实验及减小误差分析

2.1利用前面的推导公式用实验来测量电子电量

2.2通过对实验数据的分析取舍和在实验过程中的观察理解来分析减小误差的办法

3.通过自己的实验证明来完成论文

3.1通过对数据的分析来验证误差的大小

3.2对偶然误差进行减小

3.3通过不断的改善来完成论文

4.结束语

参考文献

[1]汪沛.密立根油滴法测量电荷电量实验的一种改进【J】.大学物理实验，2010.

[2]王玉梅.基于Matlab用最大公约数法求电子电量【JJ】.大学物理实验，2012.

油滴实验的实验作假丑闻

密立根油滴实验60年后，史学家发现，密立根一共向外公布了58次观测数据，而他本人一共做过140次观测。他在实验中通过预先估测，去掉了那些他认为有偏差，误差大的数据。这违反了科学的原则。密立根是在1907年在芝加哥大学任教时开始做测定基本电荷的实验的。他一开始用的是水滴。在1909年他首次报告了用水滴测定的基本电荷的数值。但是用水滴做实验有一个很大的问题：水滴很容易挥发，只能对它们的运动情况做几秒种的观察。这时研究生哈维·弗雷彻加入了密立根实验室。在参与讨论如何防止水滴蒸发的问题之后，弗雷彻建议改用油滴做实验。在一天之间，弗雷彻制作了油滴实验的设备，并在当天就进行了实验，获得了一个比较靠谱的基本电荷数据。那一天密立根不在实验室。密立根在第二天回到实验室后，看到了弗雷彻的实验设备，非常兴奋。此后两个人一起工作，对实验设备进行了改进。6周后，公布了实验结果。很显然，这个实验的论文应该由两人联合发表。但是密立根提醒弗雷彻，根据学校的要求，研究生的博士论文必须单独署名，不能有合作者。密立根建议，弗雷彻可以在以后的某篇论文单独署名作为其博士论文，但是做为交换条件，这第一篇论文必须只署密立根一人的名字。弗雷彻虽然感到失望，但是没有别的办法，同意了这一安排。于是在1910年密立根做为唯一作者发表了第一篇油滴实验的论文，并最终获得诺贝尔奖。弗雷彻则在第5篇论文中做为唯一作者。1982年，弗雷彻死后发表的文章中才披露了这个秘密。这个安排虽然是两人协议的结果，而密立根在第一论文中也提到实验是由他和弗雷彻一起做的，但是不管以什么理由或交换条件，剥夺研究生在参与设计和实验的论文的署名权，仍然是一种不正当的行为。不能拿论文的署名权做交易。密立根如果大度一点的话，完全可以让第一篇论文两人共同署名，这与让弗雷彻以后在某篇主要由他一个人完成的论文中单独署名，一点也不冲突。论文的作者必须是对实验做出了实质性贡献的所有的人，不能多也不能少。然而，即使是在今天，实验室的“老板”不看对论文的实质性贡献，利用权势决定谁是论文的共同作者，这仍然是相当常见的。密立根的问题还不限于此。在密立根的论文发表后，其他实验室试图重复其实验。其主要对手是维也纳大学的菲里克斯·厄仑霍夫特。在1911～1913年间，厄仑霍夫特重复了油滴实验，但是却未能发现像密立根所说的油滴所带，罗伯特·密立根的电量总是某一个最小固定值的整数倍。1913年，密立根发表了一篇论文，其数据非常清楚地表明了基本电荷的存在，并算出了基本电荷的精确值，从而结束了争论。密立根油滴实验果真像其论文显示的那样清晰、精确吗？1981年，阿兰·富兰克林研究了密立根的实验记录本，发现密立根在记录本中对其观察结果进行打分，从“一般”到“最好”。根据记录本，密立根在1913年发表的论文依据的是140次观察，然而他把其中49次观察的数据舍弃不用，只根据91次他认为较好的观察结果的数据进行计算。但是，在论文中，密立根却声称该论文“代表了所有的油滴实验”。如果密立根把所有的观察数据都包括进去，虽然不会影响其结果，却会加大误差。这样，密立根通过有选择性地删除数据，获得了漂亮的实验结果，并且在论文中误导读者。像这样对实验数据进行修饰，不论是少报还是多报实验次数，不论是删除不利数据还是增添有利数据，都是一种严重的学术不端行为。现在看来，密立根当时获得的基本电荷数值偏低，因为他在计算空气阻力时使用了不准确的空气粘滞系数。1974年，美国著名物理学家费曼在加州理工学院毕业典礼发表的演说中提到一个有趣的现象：在密立根之后物理学家测定的基本电荷数值随着时间的推移在不断增大，每次只增大一点点。费曼认为这是由于后来的物理学家在测定基本电荷时，如果获得的数值比密立根的数值高得多，就会想当然地认为自己测错了，回头去找原因，舍去这些“高得离谱”的数据，只保留那些比较接近密立根数值的数据。看来干修饰数据勾当的物理学家还不在少数。

密立根油滴实验报告讨论部分怎么写？要写些什么？

密立根油滴实验报告 实验题目：密立根油滴实验——电子电荷的测量 『实验目的』 1、 通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定电子电荷的电荷值e。 2、 通过实验过程中，对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理等，培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。 3、 学习和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想和构思。 『实验原理』 用油滴法测量电子的电荷，可以用静态（平衡）测量法或动态（非平衡）测量法，也可以通过改变油滴的带电量，用静态法或动态法测量油滴带电量的改变量。 以下是几组实验数据： 第1粒油滴数据 电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值 误差 第1次测量数据 235 9.98 1.13e-18 7 1.61e-19 0.92% 第1粒油滴结果 1.13e-18 7 1.61e-19 0.92% 第2粒油滴数据 电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值 误差 第1次测量数据 203 10.53 1.20e-18 8 1.50e-19 5.93% 第2粒油滴结果 1.20e-18 8 1.50e-19 5.93% 第3粒油滴数据 电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值 误差 第1次测量数据 233 8.26 1.52e-18 10 1.52e-19 4.50% 第3粒油滴结果 1.52e-18 10 1.52e-19 4.50% 第4粒油滴数据 电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值 误差 第1次测量数据 224 8.49 1.52e-18 10 1.52e-19 4.79% 第4粒油滴结果 1.52e-18 10 1.52e-19 4.79% 第5粒油滴数据 电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值 误差 第1次测量数 204 10.01 1.29e-18 8 1.62e-19 1.25% 第5粒油滴结果 1.29e-18 8 1.62e-19 1.25% 第6粒油滴数据 电压(v) 下落时间(s) 电荷q 电子数n e值 误差 第1次测量数据 206 9.91 1.30e-18 8 1.63e-19 1.84% 第6粒油滴结果 1.30e-18 8 1.63e-19 1.84% 本次实验最终结果: e=1.57e-19 误差=1.86%

密立根油滴实验

密立根油滴实验原理如下,详细可参阅百度百科

用喷雾器将油滴喷入电容器两块水平的平行电极板之间时，油滴经喷射后，一般都是带电的。在不加电场的情况下，小油滴受重力作用而降落，当重力与空气的浮力和粘滞阻力平衡时，它便作匀速下降，它们之间的关系是：
mg=F1+B（1）
式中：mg——油滴受的重力，F1——空气的粘滞阻力，B——空气的浮力。
令σ、ρ分别表示油滴和空气的密度；a为油滴的半径；η为空气的粘滞系数；vg为油滴匀速下降速度。因此油滴受的重力为 mg=4/3πa^3δg(注：a^3为a的3次方，一下均是)，空气的浮力 mg=4/3πa^3ρg，空气的粘滞阻力f1=6πηaVg （流体力学的斯托克斯定律 ，Vg表示v下角标g）。于是（1）式变为：
4/3πa^3δg=6πηaVg+4/3πa^3ρg
可得出油滴的半径 a=3(ηVg/2g(δ-ρ))^1/2 （2）
当平行电极板间加上电场时，设油滴所带电量为q，它所受到的静电力为qE，E为平行极板间的电场强度，E＝U／d，U为两极板间的电势差，d为两板间的距离。适当选择电势差U的大小和方向，使油滴受到电场的作用向上运动，以ve表示上升的速度。当油滴匀速上升时，可得到如下关系式：
F2+mg=qE+B（3）
上式中F2为油滴上升速度为Ve时空气的粘滞阻力：
F2=6πηaVe
由（1）、（3）式得到油滴所带电量q为
q=(F1+F2)/E=6πηad/(Vg+Ve)（4）
（4）式表明，按（2）式求出油滴的半径a后，由测定的油滴不加电场时下降速度vg和加上电场时油滴匀速上升的速度ve，就可以求出所带的电量q。
注意上述公式的推导过程中都是对同一个油滴而言的，因而对同一个油滴，要在实验中测出一组vg、ve的相应数据。
用上述方法对许多不同的油滴进行测量。结果表明，油滴所带的电量总是某一个最小固定值的整数倍，这个最小电荷就是电子所带的电量e。

密立根油滴实验分析

油滴实验（Oil-drop experiment），是罗伯特·安德鲁·密立根与其学生哈维·福莱柴尔（Harvey Fletcher）于1909年在美国芝加哥大学瑞尔森物理实验室（Ryerson Physical Laboratory）所进行的一项物理学实验，该实验首次测量出了电子的电荷量。[1][2][3][4][5]罗伯特·密立根因而获得1923年的诺贝尔物理学奖。[4][5]

中文名
密立根油滴实验
外文名
Oil-drop experiment[1]
地点
美国芝加哥大学[1]
领域
物理[1]
时间
1907-1913年[1]
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实验装置

实验的瑕疵

外部链接
简介
油滴实验（Oil-drop experiment），是罗伯特·密立根与哈维·福莱柴尔（Harvey Fletcher）在1909年所进行的一项物理学实验。罗伯特·密立根因而获得1923年的诺贝尔物理学奖。
此实验的目的是要测量单一电子的电荷。方法主要是平衡重力与电力，使油滴悬浮于两片金属电极之间。并根据已知的电场强度，计算出整颗油滴的总电荷量。重复对许多油滴进行实验之后，密立根发现所有油滴的总电荷值皆为同一数字的倍数，因此认定此数值为单一电子的电荷e：库仑。[6]
实验装置
密立根设置了一个均匀电场，方法是将两块金属板以水平方式平行排列，作为两极，两极之间可产生相当大的电位差。金属板上有四个小洞，其中三个是用来将光线射入装置中，另外一个则设有一部显微镜，用以观测实验。喷入平板中的油滴可经由控制电场来改变位置。
为了避免油滴因为光线照射蒸发而使误差增加，此实验使用蒸气压较低的油。其中少数的油滴在喷入平板之前，因为与喷嘴摩擦而获得电荷，成为实验对象。[6]
实验的瑕疵
理查·费曼曾经在1974年，于加州理工学院的一场毕业典礼演说中叙述“草包族科学”（Cargo cult science）时提到：
从过往的经验，我们学到了如何应付一些自我欺骗的情况。举个例子，密立根做了个油滴实验，量出了电子的带电量，得到一个今天我们知道是不大对的答案。他的资料有点偏差，因为他用了个不准确的空气粘滞系数数值。于是，如果你把在密立根之后、进行测量电子带电量所得到的资料整理一下，就会发现一些很有趣的现象：把这些资料跟时间画成坐标图，你会发现这个人得到的数值比密立根的数值大一点点，下一个人得到的资料又再大一点点，下一个又再大上一点点，最后，到了一个更大的数值才稳定下来。
为什么他们没有在一开始就发现新数值应该较高？——这件事令许多相关的科学家惭愧脸红——因为显然很多人的做事方式是：当他们获得一个比密立根数值更高的结果时，他们以为一定哪里出了错，他们会拼命寻找，并且找到了实验有错误的原因。另一方面，当他们获得的结果跟密立根的相仿时，便不会那么用心去检讨。因此，他们排除了所谓相差太大的资料，不予考虑。我们现在已经很清楚那些伎俩了，因此再也不会犯同样的毛病。
密立根油滴实验60年后，史学家发现，密立根一共向外公布了58次观测数据，而他本人一共做过140次观测。他在实验中通过预先估测，去掉了那些他认为有偏差，误差大的数据。[6]
外部链接
（中文）模拟实验动画 -密立根油滴实验
参考资料
[1] American Physical Society to commemorate University of Chicago as historic physics site in honor of Nobel laureate Robert Millikan．芝加哥大学官网 [引用日期2019-07-31]
[2] Breakthroughs: 1910s．芝加哥大学官网 [引用日期2019-07-31]
[3] Work of physicist Millikan continues to receive accolades．芝加哥大学官网 [引用日期2019-07-31]