一种拍照式油滴实验方法技术

本发明专利技术公开了一种拍照式油滴实验方法，调整好拍照式油滴实验仪、设置拍照设备的曝光时间T；喷油产生油滴；拍下未加电场时一系列油滴向下匀速运动的轨迹图；给上极板1和下极板2施加一定的直流电压U；拍下在电场作用下同一系列油滴向上匀速运动的轨迹图；根据轨迹图选出若干合适的油滴运动轨迹与标尺比较，测出n个油滴的下降距离，在上升轨迹图中找出与下降轨迹图相对应的n个油滴上升轨迹，测出它们的上升距离，计算得到n个油滴的带电量。本发明专利技术的有益效果是测量精度高，效率高且不会浪费油。

A photo oil drop experiment method

The invention discloses a photo oil drop experiment method, which adjusts the exposure time T of the photo oil drop experiment instrument and setting the photo equipment; the oil droplets are produced by the injection oil; the trajectory map of a series of oil droplets moving downward uniformly at the time of no electric field is taken; a certain DC voltage U is applied to the upper plate 1 and the lower plate 2; under the action of the electric field. A series of trajectory maps of the same series of oil droplets moving upward at uniform speed; according to the trajectory map, a number of appropriate oil droplet trajectories are selected to measure the drop distance of n oil droplets, and the rising trajectories of N droplets corresponding to the descending trajectories are found in the ascending trajectory map, and their rising distances are measured, and the bands of n oil drops are calculated. Electricity. The invention has the advantages of high measuring accuracy, high efficiency and no waste of oil.

【技术实现步骤摘要】
一种拍照式油滴实验方法
本专利技术属于物理实验教学仪器
，涉及一种拍照式油滴实验方法。
技术介绍
密立根油滴实验是近代物理实验中的一个经典项目，传统的油滴实验仪采用目测加手动的方式来测量油滴速度，普遍存在以下问题：人工测量油滴速度，测量误差大；采用人工控制计时工具来测量油滴速度，由于油滴是动态的，人对油滴位置的判断容易产生误差，手动控制计时工具时也存在反应时间问题(正常人的反应时间为0.15秒～0.4秒)，这些都不可避免给实验带来了较大误差；测量过程繁琐、效率低下且浪费油。正是由于人工测速误差较大，故须对同一油滴的上升、下降速度进行多次(如10次)测量，过程不仅繁琐且持续时间长，油滴挥发造成的影响也较大。另外，一次喷油过程，即使有多个油滴适合测量，也只能选择其中一个油滴进行测量，而通常要测量5到10个油滴，则起码要喷油5到10次以上，既测量效率低，又浪费油。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种拍照式油滴实验方法，解决了传统的采用人工控制计时工具来测量油滴速度误差较大、测量效率低又浪费油的问题。本专利技术所采用的技术方案是按照以下步骤进行：1.调整好拍照式油滴实验仪、设置拍照设备的曝光时间T；2.喷油产生油滴；3.拍下未加电场时一系列油滴向下匀速运动的轨迹图；4.给上极板1和下极板2施加一定的直流电压U；5.拍下在电场作用下同一系列油滴向上匀速运动的轨迹图；7.在步骤5中的轨迹图中找出与步骤3中的轨迹图相对应的n个油滴上升轨迹，测出它们的上升距离L1,L2……Ln，则各油滴的上升速度ue分别为：8.计算得到n个油滴的带电量q1,q2……qn。进一步，油滴的带电量q计算如下：d表示平行极板之间的距离，U为平行极板间的电压，η是空气的粘滞系数，ρ和σ分别是油和空气的密度，g是当地的重力加速度，ug、ue分别表示没有电场作用和有电场作用时油滴的运动速度。本专利技术的有益效果是测量精度高，效率高且不会浪费油。附图说明图1是拍照式油滴实验仪结构示意图；图2是未加电场时油滴下降轨迹图；图3是施加电场后油滴上升轨迹图。图中，1.上极板，2.下极板，3.成像物镜，4.调焦轮，5.液晶显示屏，6.拍照控制按钮，7.曝光设置旋钮。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术装置采用拍照的方式实现对油滴运动速度的测量，本专利技术如图1所示，包括上极板1和下极板2，喷油从上极板空隙喷入油滴进入上极板1和下极板2之间，成像物镜3对准油滴拍摄，调焦轮4对成像物镜3进行调焦，液晶显示屏5显示油滴成像，液晶显示屏5下方的拍照控制按钮6进行拍照控制、曝光设置旋钮7进行曝光设置。本专利技术能够实现对多颗油滴带电量的同时测量，具体方法如下：1.本专利技术的优点还在于：调整好拍照式油滴实验仪、设置拍照设备的曝光时间T；2.喷油产生油滴；3.拍下未加电场时一系列油滴向下匀速运动的轨迹图，如图2所示。4.给上极板1和下极板2施加一定的直流电压U；5.拍下在电场作用下同一系列油滴向上匀速运动的轨迹图，如图3所示。6.根据图2选出若干合适的油滴运动轨迹与标尺比较，测出n个油滴的下降距离，则各油滴的下降速度ug分别为：7.在图3中找出与图2相对应的n个油滴上升轨迹，测出它们的上升距离L1,L2……Ln，则各油滴的上升速度ue分别为：8.根据下式计算得到n个油滴的带电量q1,q2……qn，油滴的带电量q如下式计算：d表示平行极板之间的距离，U为平行极板间的电压，η是空气的粘滞系数，ρ和σ分别是油和空气的密度，g是当地的重力加速度，ug、ue分别表示没有电场作用和有电场作用时油滴的运动速度。可见，只要测出U、ug、ue等宏观量，结合其它可查到的参数即可算出油滴的带电量q。极板间电压可通过电压表测得。本专利技术优点还在于：1、油滴运动时间的测量更加精准；时间测量精度取决于该电子快门的质量，计时误差通常小于1mS，远远低于人的反应时间。2、油滴运动距离的测量更加准确；使用拍照的方式将一颗颗动态的油滴变成一根根静态的轨迹线，更加有利于油滴移动距离的准确测量。3、一次喷油便可同时测量多颗油滴，测量效率高、节约用油；同张相片中将同时记录下多颗油滴的运动轨迹，因此一次拍照便可完成对多颗油滴的测量。4、测量过程短，有效降低油滴挥发带来的影响；一般油滴的拍照时间仅以秒计，与传统方法的持续数分钟相比，有效降低了油滴挥发带来的影响。以上所述仅是对本专利技术的较佳实施方式而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制，凡是依据本专利技术的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本专利技术技术方案的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拍照式油滴实验方法，其特征在于按照以下步骤进行：1.调整好拍照式油滴实验仪、设置拍照设备的曝光时间T；2.喷油产生油滴；3.拍下未加电场时一系列油滴向下匀速运动的轨迹图；4.给上极板1和下极板2施加一定的直流电压U；5.拍下在电场作用下同一系列油滴向上匀速运动的轨迹图；6.根据步骤3中的轨迹图选出若干合适的油滴运动轨迹与标尺比较，测出n个油滴的下降距离，则各油滴的下降速度ug分别为：

【技术特征摘要】
1.一种拍照式油滴实验方法，其特征在于按照以下步骤进行：1.调整好拍照式油滴实验仪、设置拍照设备的曝光时间T；2.喷油产生油滴；3.拍下未加电场时一系列油滴向下匀速运动的轨迹图；4.给上极板1和下极板2施加一定的直流电压U；5.拍下在电场作用下同一系列油滴向上匀速运动的轨迹图；6.根据步骤3中的轨迹图选出若干合适的油滴运动轨迹与标尺比较，测出n个油滴的下降距离，则各油滴的下降速度ug分别为：7.在步骤5中的轨迹图中找出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小怀，林炜鹏，吴燕丹，黄贤群，谢世武，温小静，
申请(专利权)人：韩山师范学院，
类型：发明
国别省市：广东,44