[发明专利]一种用于密立根油滴实验的数据处理方法

说明书

本发明公开一种用于密立根油滴实验的数据处理方法，包括如下步骤：S1：确定每一个油滴的带电量；S2：确定油滴最小带电量；S3：将油滴最小带电量除以当前的试商因子k；S4：将每一个油滴的带电量除以当前的约数值；S5：将与每一油滴对应的当前的原始商值进行取整处理；S6：将每一个油滴的带电量除以与该油滴对应的当前的整数商值；S7：计算与所有油滴对应的当前的元电荷电量的方差；S8：判断与所有油滴对应的当前的元电荷电量的方差是否小于预先设定的方差值；如果是，继续后续步骤S9；如果否，试商因子k递增1，返回所述步骤S3；S9：计算与所有油滴对应的当前的元电荷电量的平均值。所述方法采用正向求解的循环试商法来处理实验数据。

技术领域

本发明涉及实验数据技术领域。更具体地，涉及一种用于密立根油滴实验的数据处理方法。

背景技术

密立根油滴实验是近代物理实验史上一个十分重要的实验，它证明了任何带电体所带电量都是基本电荷的整数倍，并测量了基本电荷量的数值。密立根油滴实验是各高校理工科学生实验课程中的一个经典实验。

密立根油滴实验的实验设备不断改进，测量也越来越方便，但是各高校教学中数据处理问题一直没有合理解决。目前，在各高校的实验课程教学中，密立根油滴实验的数据处理方法基本为“逆向验证法”，这种方法先设定电子的基本电量，然后在此基础上计算出基本电量。这种方法的缺点是，颠倒了因果关系，科学性、合理性较低。

现有技术中还有其它数据处理方法，如：欧几里得算法、电量统计直方图法、构造函数法、利用图像法、最小电荷量坐标原点射线法、带电油滴电荷量平均值逐项相减法等。但是，这些方法操作复杂，难以应用到实验课程教学中，或者即使应用在实验课程教学中，也无法给学生直观的解释。对于密立根油滴实验的数据处理，现有的动态法和静态平衡法都比较复杂。另外，动态法的数据处理系统目前尚未开发出来，导致动态法在实验课程教学中的应用受阻。静态平衡法的数据处理系统目前已开发，但此数据处理系统也是基于逆向验证法做成，同样存在因果关系颠倒，科学性和合理性较低的缺点。

因此，需要提供一种用于密立根油滴实验的数据处理方法，该方法基于正向求解的循环试商法处理密立根油滴实验的实验数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于密立根油滴实验的数据处理方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于密立根油滴实验的数据处理方法，包括如下步骤：

S1：确定每一个油滴的带电量；

S2：通过比较所有油滴的带电量从中选出带电量最小的油滴，并确定油滴最小带电量；

S3：设定试商因子k的取值为正整数且其初始值为1，将所述油滴最小带电量除以当前的试商因子k得到当前的约数值；

S4：将每一个油滴的带电量除以当前的约数值得到与该油滴对应的当前的原始商值；

S5：将与每一油滴对应的当前的原始商值进行取整处理，得到与该油滴对应的当前的整数商值；

S6：将每一个油滴的带电量除以与该油滴对应的当前的整数商值，得到与该油滴对应的当前的元电荷电量；

S7：计算与所有油滴对应的当前的元电荷电量的方差；

S8：判断与所有油滴对应的当前的元电荷电量的方差是否小于预先设定的方差值；如果是，继续后续步骤S9；如果否，试商因子k递增1，返回所述步骤S3；

S9：计算与所有油滴对应的当前的元电荷电量的平均值，且将此平均值作为实验结果的元电荷电量。

优选地，所述步骤S1中，通过计算每一个油滴在多次实验中的带电量的算术平均值确定该油滴的带电量。