基于数学软件MATLAB的Millikan油滴实验的数据处理与分析探究

高天一　王友书　孙红章

摘要：Millikan油滴实验是物理实验教学中的一个基本实验，对Millikan油滴实验的实验数据先用手工计算数据处理的过程比较复杂，随意性强，易引入人为误差，作图不标准等劣势，但是用MATLAB对数据进行处理，可以看到清晰直观的数据图，减少计算量的同时还可以得到准确的拟合曲线。测量出基本电荷电量，得出了带电油滴所带电量是基本电荷的整倍数并证实了物体所带电量的不连续性。

关键词：物理实验教学；Millikan油滴实验，MATLAB

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）14-0167-02

引言：

Millikan油滴实验是由美国杰出的物理学家Millikan在对前人研究成果的借鉴基础上，采用实验测出了电子所带电量，并运用宏观的力学模式对带电油滴在静电场中的运动进行研究、实验，测量出基本电荷电量并解释了粒子的量子特性。[1]在数学方法不断完善趋于成熟的背景下，数据处理也逐渐演变出了不同的流派，有的倾向于手工计算，有的则需要借助于计算机进行数据处理，但各有利弊。在大学物理实验数据处理中，最小二乘法是实验数据处理最常用的手工运算方法，虽然用计算器进行辅助计算，但缺点是很容易出错且难以核查校对，即使花费大量精力也可能无法找出数据出错的源头。在这种大时代背景下，一种简便的工程计算语言MATLAB由美国Mathworks公司上世纪80年代开始推出，它拥有强大的矩阵处理与运算功能、丰富的图形绘制能力深受信赖。[2-6]本文将会借助于MATLAB软件进行Millikan油滴实验数据处理并与手工计算得出的结果进行对比、分析。……