用Mathematica计算油滴电荷的基本量

方淑婷，鲁晓东

(东海科学技术学院，浙江 舟山　316000)



*通讯联系人

用Mathematica计算油滴电荷的基本量

方淑婷，鲁晓东*

(东海科学技术学院，浙江 舟山316000)

摘 要：密立根油滴实验的主要目的是要从大量的实验数据中证明电荷的不连续性，为提高计算效率，本文利用了Mathematica软件对实验数据进行了最小二乘处理，优化了误差的分布，得到了准确的电荷基本量值。

关键词：密立根油滴;电荷量;基本带电量;Mathematica;数据处理

密立根油滴实验，是物理学史上的经典实验。该实验精确地测定了基本电荷的数值[1]，证明了所有电荷都是基本电荷的整数倍，明确了电荷的不连续性。但在实际的实验教学过程中，往往把该公认值当作已知值代入结果表达式,仅对实验数据进行了验证，虽然节省了实验时间，但不符合物理实验数据处理的一般规则，因为事先“电荷的不连续性”及“基本电荷量公认值”是未知的，而这两点正是本实验需要验证的内容。较科学的方法应该是：使用大量的实验数据表达出数据的分布规律，然后用最大公约数法[2]、多次逐差法[3]，统计法[4]等对数据进行处理，找出表征电荷不连续的特征值；如果用手工计算或借助计算机高级语言C，Baisc进行编程处理[5]，这对于低年级的学生是有困难的，影响教学效果。所以在此提出使用Mathematica软件，该软件的特点是表达上贴近于原始的数学表达，有利于不懂计算机语言的人使用，另外该软件还提供了大量的数据计算的工具包，包括优化，作图等，适合对实验数据的处理和可视化表达。……