密立根經(jīng)典實(shí)驗(yàn)總結(jié)

1、摘要：重溫密里根經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，深入理解大師所用的基本實(shí)驗(yàn)方法，借鑒學(xué)習(xí)密里根采用宏觀力學(xué)模式揭示微觀離子的量子本性的物理構(gòu)想精湛的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，從而更好地提高我們的素質(zhì)和能力。關(guān)鍵詞：密里根光電效應(yīng)普朗克常量基本電荷光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)油滴實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)構(gòu)思方法創(chuàng)新引言：美國(guó)物理學(xué)家密里根首先設(shè)計(jì)并完成的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)和密里根油滴實(shí)驗(yàn)，在近代物理發(fā)展史上被認(rèn)為是物理實(shí)驗(yàn)學(xué)上的一個(gè)光輝典范，密里根以巧妙的實(shí)驗(yàn)精湛的技術(shù)，無(wú)可辯駁的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了普

2、朗克常量和任何帶電體所帶的電荷都是某一小電荷基本電荷的整數(shù)倍及基本電荷的數(shù)值密立根，RA(RobertrewsMillikan1868～1953)美國(guó)物理學(xué)家。1868年3月22日生于伊利諾伊州的莫里森。1887年入奧伯林大學(xué)，讀完二年級(jí)時(shí)，被聘任為初等物理班的教員，從此便致力于物理學(xué)。1891年他大學(xué)畢業(yè)后，繼續(xù)擔(dān)任初等物理班的講課；AA邁克耳孫在實(shí)驗(yàn)中的精湛技術(shù)，MI普平在講課中強(qiáng)調(diào)熟練的教學(xué)手段，都對(duì)他的影響很大。1895年，他獲

3、得博士學(xué)位后留學(xué)歐洲，聽(tīng)過(guò)JH龐加萊、M普朗克等的講課。1896年回國(guó)任教于芝加哥大學(xué)。由于教學(xué)成績(jī)優(yōu)異，第二年就升任副教授。1896年至1921年曾先后在芝加哥大學(xué)擔(dān)任物理學(xué)的助理教授、副教授和教授。1921年應(yīng)聘到加利福尼亞理工學(xué)院擔(dān)任物理實(shí)驗(yàn)室主任并主持學(xué)院的行政委員會(huì)，一直工作到40年代。1916年他還兼任國(guó)家研究委員會(huì)主席，1928年兼任美國(guó)科學(xué)進(jìn)展協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)。1953年12月19日在加利福尼亞的帕薩迪納逝世。密立根的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)深

4、深的影響了近代物理學(xué)的進(jìn)程，下面就兩個(gè)實(shí)驗(yàn)分別作出介紹。一對(duì)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究1905年，愛(ài)因斯坦在普朗克能量子的啟發(fā)下，提出了光量子的概念，并成功解釋了光電效應(yīng)。接著，密立根對(duì)光電效應(yīng)進(jìn)行了10年左右的研究，于1916年發(fā)表論文證實(shí)了愛(ài)因斯坦的正確性，并精確測(cè)出了普朗克常量。從而為量子物成光電流；只有當(dāng)加一個(gè)反向電壓，并且足夠大以至于等于時(shí)，就是那些sU具有最大初動(dòng)能的光電子，也必須將其初動(dòng)能全部用于克服外電場(chǎng)力做功，從而在外電場(chǎng)的作

5、用下剛剛到達(dá)陽(yáng)極，就返回陰極，使其在回路中不形成光電流，因此有221msmVeU?(3)紅限頻率如圖(4)所示，當(dāng)入射光頻率逐漸增大時(shí)，截止電壓將隨之線性地增加；而且當(dāng)入射光頻率小于某值，截止電壓為零，這一頻率稱為截止頻率或紅限頻率，紅限頻率與陰極材料有關(guān)。愛(ài)因斯坦方程可以很好的解釋這一現(xiàn)象，的關(guān)系可表示如下：??sUeWehUs???陰極材料的逸出功越大，紅限頻率越高，即要求入射光子的能量越大。W入射光頻率越高，光電子的動(dòng)能越大，需要

6、的反向截止電壓越高，而且反向截止電壓與入射光頻率成線性關(guān)系，直線的斜率是普朗克常量與電子電量之比。由于暗電流和本底電流均很小，數(shù)量級(jí)相差，與其光電流相比可忽略。210產(chǎn)生誤差的主要原因有：(1)接觸電位愛(ài)因斯坦光電方程是在同種金屬材料做陰極和陽(yáng)極的情況下得出的，在兩種金屬接觸的地方存在“接觸電位差”。接觸電位差的大小與這些金屬的逸出功有關(guān)。光電管一般用逸出功大的金屬做陽(yáng)極，用逸出功小的金屬做陰極。(2)暗電流和本底電流光電管在沒(méi)有受到光