實驗，指的是科學研究的基本方法之一。根據科學研究的目的，盡可能地排除外界的影響，突出主要因素并利用一些專門的儀器設備，而人為地變革、控制或模擬研究對象，使某一些事物（或過程）發生或再現，從而去認識自然現象、自然性質、自然規律， 以下是為大家整理的關于實驗3篇 , 供大家參考選擇。
實驗3篇
第一篇: 實驗
實驗30 密立根油滴實驗
著名的美國物理學家密立根（Robbert A.Milliken）在1909年到1917年期間，苦心鉆研，以卓越的研究方法和精湛的實驗技術，用油滴實驗證明了 (1)電荷是量子化的，具有不連續性；(2)測量了電子電荷，其值為：e = 1.60?10-19 C。從而榮獲了1923年的諾貝爾物理學獎。該實驗為人類研究物質結構奠定了基礎，是物理學發展史上具有重要意義的實驗。近年來根據這一實驗的設計思想改進的磁飄浮方法測量分數電荷的實驗，使經典的實驗又煥發了青春。本實驗不僅要學習測量電子電荷的方法，更重要的是要學習物理學家嚴謹的思維方式、求實的科學作風和堅韌不拔的科學精神。
【目的要求】
1、了解密立根油滴儀的結構，油滴實驗測定電子電荷的設計思想和方法。
2、了解CCD圖像傳感器的原理和電視顯微測量方法。
3、用動態法和平衡法測量電子電量的大小。
4、驗證電荷的量子性。
【實驗原理】
一個質量為m，帶電量為q的油滴處在二塊平行極板之間，在平行極板未加電壓時，油滴受重力作用加速下降，由于空氣阻力的作用，下降一段距離后，油滴將作勻速運動，速度為Vg，這時重力與阻力平衡（空氣浮力忽略不計），如圖（30－1）所示。根據斯托克斯定律，粘滯阻力為，式中是空氣的粘滯系數，a是油滴的半徑，這時有
（30－1）
當在平行極板上加電壓V時，油滴處在場強為E的靜電場中，設電場力qE與重力相反，如圖（30－2）所示，使油滴受電場力加速上升，由于空氣阻力作用，上升一段距離后，油滴所受的空氣阻力、重力與電場力達到平衡（空氣浮力忽略不計），則油滴將以勻速上升，此時速度為Ve，則有：
（30－2）
又因為
（30－3）
由上述（30－1）、（30－2）、（30－3）式可解出
（30－4）
為測定油滴所帶電荷q，除應測出V、d和速度Ve、Vg外，還需知油滴質量m，由于空氣中懸浮和表面張力作用，可將油滴看作圓球，其質量為
（30－5）
式中是油滴的密度。
由（30－1）式和（30－5）式，得油滴的半徑
（30－6）
考慮到油滴非常小，空氣已不能看成連續媒質，空氣的粘帶系數應修正為
（30－7）
式中b為修正常數，N/m，p為空氣壓強，a為未經修正過的油滴半徑，由于它在修正項中，當測量精度要求不太高時，常采用（30－6）式進行近似計算。
實驗時取油滴勻速上升的距離相等，都設為l，測出油滴勻速下降的時間tg，勻速上升的時間te，則
（30－8）
將（30－5）、（30－6）、（30－7）、（30－8）式代入（30－4）式，可得
令
得 （30－9）
此式是動態（非平衡）法測油滴電荷的公式。下面導出靜態（平衡）法測油滴電荷的公式。
調節平行極板間的電壓，使油滴不動，，即，由（30－9）式可得
或者 （30－10）
上式即為靜態法測油滴電荷的公式。
為了求電子電荷e，對實驗測得的各個電荷q求量大公約數，就是基本電荷e的值。也就是電子電荷e，也可以測得同一油滴所帶電荷的改變量（可以用紫外線或放射源照射油滴，使它所帶電荷改變），這時應近似為某一最小單位的整數倍，此最小單位即為基本電荷e。
【實驗內容】
1、儀器的調節與使用
油滴實驗是一個操作技巧要求較高的實驗，為了得到滿意的實驗結果，必須認真仔細地調節儀器。油滴儀主要由油滴盒、CCD電視顯微鏡、電路箱、監視器等組成。油滴儀樣品室結構見圖（30－3），油滴儀面板圖見圖（30－4）。
將儀器面板上右上角帶有Q9插頭的電纜線接至監視器后背下部的插座上，注意，一定要插緊，保證接觸良好，否則圖象紊亂或只有一些長條紋。
調節儀器底座上的三只調平手輪，將水泡調平。由于底座空間較小，調手輪時將手心向上，用中指和無名指夾住手輪調節較為方便。
照明光路不需調整，只需將顯微鏡筒前端和底座前端對齊，噴油后再稍稍前后微調即可。在使用中，前后調焦范圍不要過大，取前后調焦1mm內的油滴較好。
功能鍵有平衡、升降、測量三檔，當處于中間位置“平衡”檔時，可用平衡電壓調節旋鈕來調節平衡電壓大小，使被測油滴處于平衡狀態；當處于上沿“升降”檔時，上下電極在平衡電壓的基礎上自動增加提升電壓，提升電壓大小由升降電壓調節旋鈕調節；當處于下沿“測量”檔時，極板間電壓為0V，被測量油滴處于被測量階段而勻速下落，并自動計時，油滴下降到預定距離時，迅速撥到平衡檔，同時自動停止計時。
打開監視器和油滴儀的電源，在監視器上顯示出標準分劃板刻度線。監視器門前有一小盒，壓一下小盒的盒蓋就可打開，內有4個調節旋鈕。對比度一般置于較大（順時針旋到底或稍退回一些），亮度不要太亮。如發現刻度線上下抖動，這是“幀抖”，微調左邊起第二只旋鈕即可解決。
2、選擇適當的油滴
練習控制油滴運動、測量油滴運動時間和選擇合適的油滴是順利做好實驗的關鍵。大而亮的油滴必然質量大，所帶電荷也多，而勻速下降時間則很短，增大了測量誤差會給數據處理帶來困難。通常選擇平衡電壓為100~300V，勻速下落1.5mm的時間在8～30秒左右的油滴較適宜。噴油后，功能鍵置“平衡”檔，調節平衡電壓調節旋鈕使極板電壓為200V左右，注意幾顆緩慢運動、較為清晰明亮的油滴。試將功能鍵置“平衡”檔，觀察各顆油滴下落大概的速度，從中選一顆作為測量對象。對于9英寸監視器，目視油滴直徑在0.5~1mm左右的較適宜。過小的油滴觀察困難，布朗運動明顯，會引入較大的測量誤差。
判斷油滴是否平衡要有足夠的耐性。用功能鍵將油滴移至某條刻度線上，仔細調節平衡電壓，這樣反復操作幾次，經至少半分鐘觀察油滴確實不再移動才認為是平衡了。
測準油滴上升或下降某段距離所需的時間，一是要統一油滴到達刻度線什么位置才認為油滴已踏線，二是眼睛要平視刻度線，不要有夾角。反復練習幾次，使測出的各次時間的離散性較小。
3、正式測量
實驗方法可選用平衡測量法和動態測量法。
平衡法測量，可將已調平衡的油滴用功能鍵控制移動在“起跑”線上，然后將功能鍵撥向“測量”，油滴開始勻速下降的同時，計時器開始計時。到“終點”時迅速將功能鍵撥向“平衡”，油滴立即靜止，計時也立即停止。
動態法是分別測出加電壓時油滴上升的速度和不加電壓時油滴下落的速度，代入相應公式，求出e值，油滴的運動距離一般取1mm~1.5mm。
對某顆油滴重復5~10次測量，選擇10~20顆油滴，求得電子電荷的平均值e。在每次測量時都要檢查和調整平衡電壓，以減小偶然誤差和因為油滴揮發而使平衡電壓發生變化。
【數據處理】
平衡法依據公式為：
（30－10）
式中 ； 油的密度 ；重力加速度 （武漢）；空氣粘滯系數 ； 油滴勻速下降距離 ；修正常數 ； 大氣壓強 ； 平等極板間距離； 式中的時間應為測量數次時間的平均值。實際大氣壓可由氣壓表讀出。
計算出各油滴的電荷后，求它們的最大公約數，即為基本電荷e值。若求最大公約數有困難，可用作圖法求e值。設實驗得到m個油滴的帶電量分別為q1，q2，……，qm，由于電荷的量子化特性，應有，此為一直線方程，n為自變量，q為因變量，e為斜率。因此m為油滴對應的數據在n~q坐標系中將在同一條過圓點的直線上，若找到滿足這一關系的直線，就可用斜率求得e值。將e的實驗值與公認值比較，求相對誤差。（公認值庫侖）
【注意事項】
1．噴霧器內的油不可裝得太滿，否則會噴出很多“油”而不是“油霧”，堵塞上電極的落油孔。每次實驗完畢應及時揩擦及油霧室內的積油！
2．噴霧時噴霧器應豎拿噴霧器，玻璃口對準油霧室的噴霧口，輕輕噴入少許油即可。切勿將噴霧器插入油霧室，甚至將油倒出來。更不該將油霧室拿掉后對準上電極落油小孔噴油。否則會將落油孔堵塞。
3．水平儀一定要水平，否則油滴的橫向漂移很厲害。
【思考題】
（1）對實驗結果造成影響的主要因素有哪些？
（2）如何判斷油滴盒內平衡極板是否水平？不水平對實驗結果有何影響？
（3）用CCD成像系統觀測油滴比直接從顯微鏡中觀測有何優點？
（4）為什么必須使油滴作勻速運動或靜止？實驗中如何保證油滴在測量范圍內做勻速運動？
【參考文獻】
1． 1．? Millikan R.A., Phys. Rev. 1923 (2)： P 483； 1923（22）：P 409
2． 2．? 吳泳華，霍劍青，熊永紅主編，《大學物理實驗》第一冊，高等教育出版社 2001.6
3． 3．? 張兆奎，繆連元，張立主編，《大學物理實驗》 高等教育出版社 2001.12
【附錄】
詳見CCD微機密立根油滴儀使用說明書。
第二篇: 實驗
實驗二 活性炭吸附實驗
一、實驗目的
(1)通過實驗進一步了解活性碳的吸附工藝及性能。
(2)掌握用間歇法確定活性炭活性炭處理污水的設計參數的方法。
二、 實驗原理
活性炭處理工藝是運用吸附的方法來去除異味、某些離子以及難以進行生物降解的有機污染物。在吸附過程中，活性炭比表面積起著主要作用。同時，被吸附物質在溶劑中的溶解度也直接影響吸附的速度。此外，pH 的高低、溫度的變化和被吸附物質的分散程度也對吸附速度有一定影響。
活性炭對水中所含雜質的吸附既有物理吸附現象，也有化學吸著作用。有一些被吸附物質先在活性炭表面上積聚濃縮，繼而進入固體晶格原子或分子之間被吸附，還有一些特殊物質則與活性炭分子結合而被吸著。
當活性炭對水中所含雜質吸附時，水中的溶解性雜質在活性炭表面積聚而被吸附，同時也有一些被吸附物質由于分子的運動而離開活性炭表面，重新進入水中即同時發生解吸現象。當吸附和解吸處于動態平衡狀態時，稱為吸附平衡。這時活性炭和水(即固相和液相)之間的溶質濃度，具有一定的分布比值。如果在一定壓力和溫度條件下，用m 克活性炭吸附溶液中的溶質，被吸附的溶質為x 毫克，則單位重量的活性炭吸附溶質的數量qe ，即吸附容量可按下式計算
(1)
式中：qe ——吸附容量（mg/g）
C ——吸附平衡濃度（mg/L）
C0 ——吸附質初始濃度（mg/L）
V ——水樣體積（ml）
qe的大小除了決定于活性炭的品種之外，還與被吸附物質的性質、濃度、水的溫度及pH 值有關。一般說來，當被吸附的物質能夠與活性炭發生結合反應、被吸附物質又不容易溶解于水而受到水的排斥作用，且活性炭對被吸附物質的親和作用力強、被吸附物質的濃度又較大時，qe 值就比較大。
描述吸附容量qe 與吸附平衡時溶液濃度C 的關系有Langmuir、BET 和Fruendlieh 吸附等溫式。在水和污水處理中通常用Fruendlich 表達式來比較不同溫度和不同溶液濃度時的活性炭的吸附容量，即
(2)
式中：qe ——吸附容量(mg/g)；
C——吸附平衡時的溶液濃度(mg/L)；
K，n——與溶液的溫度、pH值以及吸附劑和被吸附劑物質的性質有關的常數。
K，n的求法： (2)式為一個經驗公式，通常用圖解方法求出K，n 的值．為了方便易解，多將式(2)取對數變形，即：
(3)
當qe、C相應值點繪在雙對數坐標紙上，所得直線斜率為1/n，截距為K。
三 、實驗裝置與設備
(一)實驗裝置
因時間關系，本實驗采用間歇性吸附實驗操作方法，采用三角燒杯內裝入活性炭和水樣進行振蕩方法。
(二)實驗設備及儀器儀表
1．振蕩器1 臺
2．pH 計（或精密pH試紙）
3．粉末裝活性炭
4．500mL三角甁
5．亞甲基藍溶液
6．250mL量筒
7．分析天平
8．溫度計 刻度0～100℃
9．分光光度計
10. 稱量紙
11. 100mL容量瓶
四、實驗步驟
(一) 繪制亞甲基藍標準曲線
用移液管分別吸取濃度為100mg/L亞甲基藍標準溶液5、10、20、30、40mL于100mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至100mL刻度處，搖勻，以蒸餾水為參比，在波長470nm處，用1cm比色皿測定吸光度，繪出標準曲線。
(二) 吸附動力學實驗
1.測定一定濃度亞甲基藍原水水樣溫度、pH值、吸光度。
2.用稱量紙準確稱量60mg粉末活性炭分別置于8個500mL三角瓶內。
3.用量筒分別準確量取200mL原水倒入上述三角瓶內，再置于振蕩器上(120rmin,25℃)，并開始計時。
4.在5、10、20、30、50、70、90、120min時各從振蕩器上取出一個三角瓶，并立即用注射針筒和濾膜過濾活性炭，取濾出液測定吸光度，并根據亞甲基藍標準曲線換算濃度并記錄。
5.繪制C-t曲線，分析達到吸附平衡的時間。
(三) 吸附等溫線實驗
1.準確稱量10、20、30、40、50、60mg活性炭分別置于500mL三角瓶內。
2.用量筒分別準確量取200mL原水倒入上述三角瓶內，將三角瓶置于振蕩器上，并同時計時。
3.根據吸附動力學實驗所確定的達到吸附平衡的時間進行振蕩（為縮短實驗時間，這里取1h）后停止振蕩，每個三角瓶中溶液用注射針筒和濾膜過濾活性炭，取濾出液測定吸光度，并根據亞甲基藍標準曲線換算濃度并記錄。
4.以lgqe為縱坐標，lgC為橫坐標繪制Fruendlich吸附等溫線。
5.從吸附等溫線上求出K和n，代入（2）式，求出Fruendlich吸附等溫式。
五、注意事項
1.注意正確操作分光光度計。
2.原水吸光度需經濾膜濾過后測定。
3.準確稱取活性炭、準確量取原水，以減少實驗誤差。
4.做吸附動力學實驗時，為減少實驗誤差，在每一個三角瓶內加完水樣后立即放入振蕩器，并同時計時。
六、實驗結果整理
1.基本參數
原水水樣吸光度_____________，pH_____________，溫度____________
2.吸附動力學實驗記錄
杯號
開始時間
時間段（min）
結束時間
吸光度
濃度C
1
5
2
10
3
20
4
30
5
50
6
70
7
90
8
120
吸附平衡時間：____________.吸附容量_______________
3.吸附等溫線實驗記錄
杯號
水樣體積（mL）
原水水樣濃度C0（mg/L）
吸附平衡后吸光度
吸附平衡后濃度C（mg/L）
LgC
活性炭投加量m（mg）
（C0-C）/m
Lg（C0-C）/m
1
2
3
4
5
6
七、 實驗結果討論
1.活性碳投加量對于吸附平衡濃度的測定有什么影響，該如何控制？
2.實驗結果受哪些因素影響較大，該如何控制？
3.吸附等溫線有什么現實意義?
第三篇: 實驗
實驗二 活性炭吸附實驗
一、實驗目的
(1)通過實驗進一步了解活性碳的吸附工藝及性能。
(2)掌握用間歇法確定活性炭活性炭處理污水的設計參數的方法。
二、 實驗原理
活性炭處理工藝是運用吸附的方法來去除異味、某些離子以及難以進行生物降解的有機污染物。在吸附過程中，活性炭比表面積起著主要作用。同時，被吸附物質在溶劑中的溶解度也直接影響吸附的速度。此外，pH 的高低、溫度的變化和被吸附物質的分散程度也對吸附速度有一定影響。
活性炭對水中所含雜質的吸附既有物理吸附現象，也有化學吸著作用。有一些被吸附物質先在活性炭表面上積聚濃縮，繼而進入固體晶格原子或分子之間被吸附，還有一些特殊物質則與活性炭分子結合而被吸著。
當活性炭對水中所含雜質吸附時，水中的溶解性雜質在活性炭表面積聚而被吸附，同時也有一些被吸附物質由于分子的運動而離開活性炭表面，重新進入水中即同時發生解吸現象。當吸附和解吸處于動態平衡狀態時，稱為吸附平衡。這時活性炭和水(即固相和液相)之間的溶質濃度，具有一定的分布比值。如果在一定壓力和溫度條件下，用m 克活性炭吸附溶液中的溶質，被吸附的溶質為x 毫克，則單位重量的活性炭吸附溶質的數量qe ，即吸附容量可按下式計算
(1)
式中：qe ——吸附容量（mg/g）
C ——吸附平衡濃度（mg/L）
C0 ——吸附質初始濃度（mg/L）
V ——水樣體積（ml）
qe的大小除了決定于活性炭的品種之外，還與被吸附物質的性質、濃度、水的溫度及pH 值有關。一般說來，當被吸附的物質能夠與活性炭發生結合反應、被吸附物質又不容易溶解于水而受到水的排斥作用，且活性炭對被吸附物質的親和作用力強、被吸附物質的濃度又較大時，qe 值就比較大。
描述吸附容量qe 與吸附平衡時溶液濃度C 的關系有Langmuir、BET 和Fruendlieh 吸附等溫式。在水和污水處理中通常用Fruendlich 表達式來比較不同溫度和不同溶液濃度時的活性炭的吸附容量，即
(2)
式中：qe ——吸附容量(mg/g)；
C——吸附平衡時的溶液濃度(mg/L)；
K，n——與溶液的溫度、pH值以及吸附劑和被吸附劑物質的性質有關的常數。
K，n的求法： (2)式為一個經驗公式，通常用圖解方法求出K，n 的值．為了方便易解，多將式(2)取對數變形，即：
(3)
當qe、C相應值點繪在雙對數坐標紙上，所得直線斜率為1/n，截距為K。
三 、實驗裝置與設備
(一)實驗裝置
因時間關系，本實驗采用間歇性吸附實驗操作方法，采用三角燒杯內裝入活性炭和水樣進行振蕩方法。
(二)實驗設備及儀器儀表
1．振蕩器1 臺
2．pH 計（或精密pH試紙）
3．粉末裝活性炭
4．500mL三角甁
5．亞甲基藍溶液
6．250mL量筒
7．分析天平
8．溫度計 刻度0～100℃
9．分光光度計
10. 稱量紙
11. 100mL容量瓶
四、實驗步驟
(一) 繪制亞甲基藍標準曲線
用移液管分別吸取濃度為100mg/L亞甲基藍標準溶液5、10、20、30、40mL于100mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至100mL刻度處，搖勻，以蒸餾水為參比，在波長470nm處，用1cm比色皿測定吸光度，繪出標準曲線。
(二) 吸附動力學實驗
1.測定一定濃度亞甲基藍原水水樣溫度、pH值、吸光度。
2.用稱量紙準確稱量60mg粉末活性炭分別置于8個500mL三角瓶內。
3.用量筒分別準確量取200mL原水倒入上述三角瓶內，再置于振蕩器上(120rmin,25℃)，并開始計時。
4.在5、10、20、30、50、70、90、120min時各從振蕩器上取出一個三角瓶，并立即用注射針筒和濾膜過濾活性炭，取濾出液測定吸光度，并根據亞甲基藍標準曲線換算濃度并記錄。
5.繪制C-t曲線，分析達到吸附平衡的時間。
(三) 吸附等溫線實驗
1.準確稱量10、20、30、40、50、60mg活性炭分別置于500mL三角瓶內。
2.用量筒分別準確量取200mL原水倒入上述三角瓶內，將三角瓶置于振蕩器上，并同時計時。
3.根據吸附動力學實驗所確定的達到吸附平衡的時間進行振蕩（為縮短實驗時間，這里取1h）后停止振蕩，每個三角瓶中溶液用注射針筒和濾膜過濾活性炭，取濾出液測定吸光度，并根據亞甲基藍標準曲線換算濃度并記錄。
4.以lgqe為縱坐標，lgC為橫坐標繪制Fruendlich吸附等溫線。
5.從吸附等溫線上求出K和n，代入（2）式，求出Fruendlich吸附等溫式。
五、注意事項
1.注意正確操作分光光度計。
2.原水吸光度需經濾膜濾過后測定。
3.準確稱取活性炭、準確量取原水，以減少實驗誤差。
4.做吸附動力學實驗時，為減少實驗誤差，在每一個三角瓶內加完水樣后立即放入振蕩器，并同時計時。
六、實驗結果整理
1.基本參數
原水水樣吸光度_____________，pH_____________，溫度____________
2.吸附動力學實驗記錄
杯號
開始時間
時間段（min）
結束時間
吸光度
濃度C
1
5
2
10
3
20
4
30
5
50
6
70
7
90
8
120
吸附平衡時間：____________.吸附容量_______________
3.吸附等溫線實驗記錄
杯號
水樣體積（mL）
原水水樣濃度C0（mg/L）
吸附平衡后吸光度
吸附平衡后濃度C（mg/L）
LgC
活性炭投加量m（mg）
（C0-C）/m
Lg（C0-C）/m
1
2
3
4
5
6
七、 實驗結果討論
1.活性碳投加量對于吸附平衡濃度的測定有什么影響，該如何控制？
2.實驗結果受哪些因素影響較大，該如何控制？
3.吸附等溫線有什么現實意義?
