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密立根油滴实验室

PHYS.RUN / 电荷 · 实验 03

一滴油。一份电荷。

一台有据可查的装置,一条可以测量的轨迹。
正在组装实验室几何 · 光学 · 油滴动力学
当地重力
极板电场 · 向上为正
平均竖直漂移
阻力弛豫时间
原始观测 → 推断

测量笔记本

测量次数
最新 |q|
同一油滴的电荷变化

收集自由下落与加场测量。电荷以连续值推算得出;不会四舍五入到基本电荷的整数倍。

油滴 / 事件下落时间 t (s)加电时间 t (s)V(上−下)r (μm)q (10⁻¹⁹ C)σq (10⁻¹⁹ C)

您的观测记录将显示在此处。请先运行配对测量。

CSV 文件包含带符号速度、设置、时间戳、计时距离、推算电荷、实验室模式、模型版本与回放运行编号。隐藏的电荷不会被导出。不确定度为模型估算值,并非完整的仪器标定结果。

证据、方程与局限

仪器背后的模型

01 / 这是哪台装置?

这是密立根实验教学实现版本的复原模型,并非密立根 1909 年或 1913 年所用的仪器。文献记载的参数:60 mm 黄铜极板,标称间距 7.62 mm,入口孔径 0.5 mm,0–500 V 直流,30× 正像显微镜,0.1/0.5 mm 分划板,油密度 855 kg/m³,每条极板引线 10 MΩ。机架、紧固件、雾化器、透镜、电缆与电源外壳均为复原重建,并非厂商 CAD 图纸。

02 / 运动是计算出来的,不是动画

运动是真实计算出来的:一个包含浮力、带密立根滑移修正(b = 8.2 × 10⁻³ Pa·m)的斯托克斯阻力与热扩散的三维朗之万方程,以每 1/120 秒一次、带可复现种子的精确位置-速度相关奥恩斯坦-乌伦贝克更新向前推进。电源是一个具有微秒级弛豫时间的 RC 电路。接触到电极的油滴会被沉积,而不会被循环利用。

03 / 独立的推断

计时门测量分划线之间 0.50 mm 的距离,带有 0.4 μm 均方根定位噪声。半径来自下落速度,电荷则来自带符号的加场速度、电压与腔室读数;结果不会被强行归整到 e 的整数倍。一西格玛估计传播了热涨落与定位散布、0.1 V 的分辨率,以及假设的 10 μm 间隔件不确定度;这并非完整的系统误差预算。

04 / 这个模型止于何处

中心均匀场 E = V/d:边缘效应、孔径扰动、镜像力、对流、蒸发与油滴间相互作用均未求解。重力遵循带高度修正的 WGS 84 模型;空气密度取 p/(R·T),粘度遵循萨瑟兰定律。用国际单位制下的 e 值生成整数电荷,使这成为一次对测量方法的合成检验,而非电荷量子化的新证据。

模型、来源与局限
数值检查