降低气压测量密立根油滴平衡电压的方法技术

降低气压测量密立根油滴平衡电压的方法，为减少气体碰撞导致油滴不平衡作用力带来对测量油滴平衡电压的影响，技术方案是：降低气压测量密立根油滴平衡电压的方法，其特征是：降低油滴室内部的气压使油滴的布朗运动现象能够忽略，能够忽略是指在水平方向上看不到油滴在漂移，即油滴只在竖直方向发生移动。有益效果是：降低油滴室内部的气压使油滴的布朗运动现象能够忽略，能够更准确测定油滴的平衡电压；圆筒的侧面均匀分布通孔能够促使水平方向空气流动对油滴而言是均衡的，从而避免抽真空导致的油滴移动。

Reduce the pressure measurement method of voltage balance of Millikan oil drop

Method for reducing voltage pressure measurement of Millikan oil drop balance, to reduce oil droplets impact on unbalanced voltage measurement oil drop balance force gas collision, technical scheme is that the method of reducing voltage pressure measurement of Millikan oil drop balance, which is characterized in that the lower pressure chamber oil droplets the Brown movement phenomenon of oil droplets can be ignored, can ignore the means in the horizontal direction to see oil droplets in oil droplet drift, is only in the vertical direction movement. The beneficial effect is: reduce the pressure within the oil droplet chamber for the Brown movement phenomenon of oil droplets can be ignored, can more accurately determine the equilibrium voltage of oil droplets; the cylinder side hole can promote the uniform distribution of the horizontal air flow is balanced on the oil drop, so as to avoid the vacuum caused by oil droplet movement.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物理量的测量领域。
技术介绍
在判断一个物体受力平衡时，一般是以物体静止或者处于匀速直线运动作为判断标准，大多数的情况都以是否处于静止来判断受力物体是否处于力平衡（合力为0）。密立根油滴的直径大致在微米的数量级，空气分子之间的间距大致在纳米的数量级，当油滴接近于平衡时，油滴就相当于悬浮颗粒，受到空气分子的不规则的碰撞，油滴颗粒会出现布朗运动，即不规则的杂乱运动，导致油滴受力平衡的判断比较困难。对于比较大的油滴，空气分子对油滴的不平衡作用力相对油滴的重力较小（即质量大、惯性大），其悬浮时的稳定性比较好，但是由于油滴大、质量大、受空气分子的作用较小，下落时的速度比较快（即下落的时间比较短），测量其下落时间的误差比较大（受制于人的生理反应速度0.1秒，由于油滴比较细小，无法采用光电门等装置进行计时，一般都采用显微镜放大后进行人为判断其位置以及操作开始计时和操作停止计时）；当油滴比较小的时候，受空气分子碰撞作用的不平衡性表现比较大，布朗运动比较明显，无法准确确定其是否处于平衡状态，导致平衡电压的测量误差比较大。
技术实现思路
为减少气体碰撞导致油滴不平衡作用力带来对测量油滴平衡电压的影响，本专利技术设计一种降低气压测量密立根油滴平衡电压的方法。本专利技术实现专利技术目的采用的技术方案是：降低气压测量密立根油滴平衡电压的方法，其特征是：降低油滴室内部的气压使油滴的布朗运动现象能够忽略，能够忽略是指在水r>平方向上看不到油滴在漂移，即油滴（由于受到电场力和重力作用）只在竖直方向发生移动。油滴室上方的上极板的落油孔连通真空装置的进气管道，油滴室的下极板与油滴室的圆环形支撑架的下端处于密封状态，油滴室上极板与油滴室的圆环形支撑架的上端下端处于密封状态；油滴室外侧有环状透明膜密封环形支撑架侧面的观察孔和进光孔；调节真空装置电机的旋转速度，使抽真空导致油滴室内空气的流动对悬浮油滴的影响不大，影响不大是指没有明显的上移过程（本实验主要是依靠眼睛观察，在眼睛的分辨率下，没有明显上移就是指眼睛观察不到上移过程），抽真空导致油滴受到一个向上的作用力，能够通过降低上极板与下极板之间的电压对冲该作用，在真空接近抽真空装置的极限时，抽真空导致油滴受到一个向上的作用力消失，此时能够准确调节平衡电压。油滴盒由环形支撑架以及环形支撑架上端的上极板和底部的下极板组成，一个密封罩密封油滴盒所在的空间，油滴盒的下极板的电线以及上极板的电线与密封罩之间采用密封的方式接触通过，密封罩有一个通孔连通到真空装置的进气管道。油滴室的落油孔密封，油滴室的下极板与油滴室的圆环形支撑架的下端处于密封状态，油滴室上极板与油滴室的圆环形支撑架的上端下端处于密封状态，圆环形支撑架与观察孔和进光孔都处于密封状态，环形支撑架的侧面有一个通孔连通真空装置的进气管道。环形支撑架的内侧有一个透明的硬质圆筒，圆筒的高度与环形支撑架等高；圆筒与环形支撑架具有相同的中心轴线，圆筒外径比环形支撑架内径小0.5-1mm，即圆筒外侧与环形支撑架内侧之间的径向距离为0.5-1mm，由于圆筒与环形支撑架具有相同的中心轴线，在水平方向的横截面内，圆筒与环形支撑架具有相同的圆心，一条直径方向上的圆筒的外侧半径与环形支撑架的内侧半径之差就是径向距离，圆筒的侧面均匀分布通孔，通孔的直径为环形支撑架侧面通孔直径的5%-20%。本专利技术的有益效果是：降低油滴室内部的气压使油滴的布朗运动现象能够忽略，能够更准确测定油滴的平衡电压；圆筒的侧面均匀分布通孔能够促使水平方向空气流动对油滴而言是均衡的，从而避免抽真空导致的油滴移动。抽真空降低气压是一种常用的技术，其气压的具体数值不是本专利技术专利所关注的，本专利技术只要观察到油滴在水平方向没有偏移，此时就能够忽略气压碰撞对平衡电压测量的影响，此时调节平衡电压旋钮，使油滴在竖直方向保持平衡，此时测量完成，然后可以逐渐撤出真空恢复到常压（从真空到常压是现有技术能够解决的）。附图说明图1是成都世纪中科仪器有限公司实验仪部件示意图，图2是油滴盒装置示意图；图3是均衡油滴室内空气流动的装置；其中1、CCD盒2、电源插座3、调焦旋钮4、Q9视频接口5、光学系统6、镜头7、观察孔8、上极板压簧9、进光孔10、光源11、确认键12、状态指示灯13、平衡及提升切换键14、0V及工作切换键15、定时开始结束切换键16、水准泡17、电压调节旋钮18、紧定螺钉19、电源开关20、油滴管收纳盒安放环21、调平螺钉(3颗)；31、喷雾口，32、进油量开关，33、防风罩，34、上极板，35、油滴室，36、下极板，37、油雾杯，38、落油孔，39、圆筒，40、通孔。具体实施方式现有技术：现有技术的油滴盒，一般为圆筒形，其下部为下极板36，下极板为油滴盒提供一个电极，一般设置为负极，圆筒形围成的中空部分为油滴悬浮的空间，称为油滴室35，油滴室35内部空间的高度一般为5毫米，圆筒形的侧面有三个密封透明孔（透明材料密封，对光照透明，对气体而言是密封的），其中一个为观察孔7，另外两个透明孔为进光孔9，进光孔9的光照来自发光二极管光源10，圆筒形的上部覆盖上极板34，上极板34上表面接触上极板压簧8，上极板压簧8为油滴盒提供一个电极，一般设置为正极。上极板34的中心有一个落油孔38，落油孔38为直径0.5毫米左右的小孔。电压调节旋钮17调节加载到上极板34和下极板36之间的电压V，从而调节上极板34和下极板36之间的电场E=V/5mm。油滴盒的外侧有圆环形防风罩33，避免外界空气流动对油滴的影响，防风罩33的上部是油雾杯37，油雾杯37一般由一个圆形筒、上盖和底盖组成，圆形筒的其侧面有喷雾口31，油雾杯37有上盖和底盖，上盖、底盖以及圆形筒构成杯状结构，其底盖有孔，其底盖的孔被一个金属薄片覆盖，金属薄片能够在底盖的直径方向移动，金属薄片也有一个孔，其孔径一般与底盖的孔的孔径相等，当移动金属薄片使金属薄片的孔正对底盖的孔的时候，喷洒在油雾杯的部分油滴穿过两个正对的孔，穿过孔的油滴的一部分从油滴盒的落油孔38进入油滴室35，该金属薄片又称为进油量开关32。光源10发出的光线照亮油滴室35内部空间，镜头6和光学系统5以及调焦旋钮3使悬浮的油滴成像到CCD盒1，CCD盒1的图像通过Q9视频接口4连接到显示器上。状态指示灯12表示是调节油滴平衡，还是油滴处于提升状态，提升是在将油滴拉升到视场的上部，是在平衡电压的基础上增加一个大约200V的电压，促使油滴向上运动；平衡及提升切换键13，平衡和提升的本文档来自技高网...

【技术保护点】
降低气压测量密立根油滴平衡电压的方法，其特征是：降低油滴室（35）内部的气压使油滴的布朗运动现象能够忽略，能够忽略是指在水平方向上看不到油滴在漂移，即油滴只在竖直方向发生移动。

【技术特征摘要】
1.降低气压测量密立根油滴平衡电压的方法，其特征是：降低油滴室（35）内部的气压
使油滴的布朗运动现象能够忽略，能够忽略是指在水平方向上看不到油滴在漂移，即油滴
只在竖直方向发生移动。
2.根据权利要求1所述的降低气压测量密立根油滴平衡电压的方法，其特征是：油滴室
（35）上方的上极板（34）的落油孔（38）连通真空装置的进气管道，油滴室（35）的下极板（36）
与油滴室（35）的圆环形支撑架的下端处于密封状态，油滴室（35）上极板（34）与油滴室（35）
的圆环形支撑架的上端下端处于密封状态；油滴室（35）外侧有环状透明膜密封环形支撑架
侧面的观察孔（7）和进光孔（9）；调节真空装置电机的旋转速度，使抽真空导致油滴室（35）
内空气的流动对悬浮油滴的影响不大，影响不大是指没有明显的上移过程，抽真空导致油
滴受到一个向上的作用力，能够通过降低上极板（34）与下极板（36）之间的电压对冲该作
用，在真空接近抽真空装置的极限时，抽真空导致油滴受到一个向上的作用力消失，此时能
够准确调节平衡电压。
3.根据权利要求1所述的降低气压测量密立根油滴平衡电压的方法，其特征是：油滴盒
由环形支撑架以及环形支撑架上端的上极板（34）和底部的下极板（36）组成，一个密封罩密
封油滴盒所在的空间，油滴盒的下极板（36...

【专利技术属性】
技术研发人员：雍志华，胡再国，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51