在19世纪末发现电子后,美国物理学家密立根在1907 − 1913年间进行了多次实验,比较准确地测定了电子的电荷量.密立根并没有直接测量电子的电荷量,而是测定很小的带电油滴所带的电荷量,他发现油滴所带的电荷量是某一数值e的整数倍,于是称这一数值e为基本电荷量.

如图所示,两块完全相同的金属极正对着水平放置,板间的距离为d用喷雾器将油滴从小孔喷入电场,油滴从喷口出来时由于摩擦而带电,在电场中受静电力的作用.当质量为m微小带电油滴在两板间运动时,所受空气阻力的大小与速度大小成正比,油滴的重力不可忽略.
两板间不加电压时,可以观察到油滴竖直向下做匀速运动,通过某一段距离s所用时间为t
1;当两板间加电压U (上极板的电势高)时,可以观察到同一油滴改做竖直向上的匀速运动,通过距离s所用时间为t
2.忽略空气浮力,重力加速度为g.
(1)判断上述油滴的电性,要求说明理由;
(2)求上述油滴所带的电荷量Q;
(3)用X射线照射极板空间可以改变油滴的带电量.再采用上述方法测量油滴的电荷量.如此重复操作,测量出油滴的电荷量Q
i如下表所示.如果存在基本电荷,请根据现有数据求出基本电荷的电荷量e(保留到小数点后两位).
实验次序
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
|
电荷Q i(10−18)
| 0.95
| 1.10
| 1.41
| 1.57
| 2.02
|